JPS63100424A - 音響光学式変調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は音響光学式変調器に関するものである。

この出願は、何れもリチャードＦ、カヒル及びニーリッ
ク・アットの１９７８年１２月７日に出願された米国特
許出願通し番号第９６７．２６７号「位相ゼロ形光学ジ
ャイロ」及び１９８１年１月１６日に出願された米国特
許出願通し番号第２２５．７３１号「光学式音響感知装
置」に関連する。この何れもこの出願人の被譲渡人に譲
渡されており、これらの出願は、この出願で全部記載し
たものとして引用する。

〔発明の背景〕

従来の機械的なジャイロは大抵の用途に利用することが
出来るが、そのコストが高く、始動時間が長く、信頼性
が低くて、加速に伴う問題がある為、光学ジャイロの様
な固体形の慣性感知装置を実現することが大いに魅力が
ある。広い範囲の製品として受入れられる為には、光学
ジャイロはダイナミック・レンジが大きくなければなら
ない。

例えば、有人航空機に対する慣性航法装置に使うジャイ
ロは、航法、兵器の射撃の制御並びに支持、及び偵察の
各機能を達成する為の十分な精度を持ちながら、約４０
０１／秒の尖頭角度入力速度を感知することが出来なけ
ればならない。その反対に、バイアス不安定度は０．０
１９／時よりよくなければならない。

これはダイナミック・レンジとしては杓８桁であり、こ
れが航法用光学ジャイロの性能としての主な目的である
。第２に、それに劣らず重要な性能の目標としては、倍
率の安定度、距離係数の非対称性並びに倍率の直線性か
ら成る倍率の誤差が１０ｐｐｍ以下であること、加速度
に対する感度が０．０１　”　／時／ｇ以下であること
、−３０°Ｆ乃至１６０°Ｆの動作温度がとれること、
軸線整合不安定度が１０７−ク秒以下であること、並び
に１０ｇまでの直線加速度に酎え得ることが挙げられる
。

これまでの所、リング・レーザに基づく慣性感知の考え
が最もよい結果を生んだ。例えば、低い回転速度に於け
るリング・レーザ・ジャイロに特有なロックイン問題を
回避する為に、デイザリングと呼ばれる機械的な方法を
用いたリング・レーザ・ジャイロを利用し得る。このジ
ャイロは現在利用し得るジャイロの内で最善の性能を持
つが、機械的なデイザングを使うことは、純粋な固体装
置の潜在的な利点を見捨てるものである。この従来のジ
ャイロは、一体化した構造を持っていて、極めて品質の
高い光学系を必要とする為、大型で費用が高い。この他
に現在利用し得るリング・レーザ・ジャイロは、ロック
イン区域からの電子式のバイアスとして作用する磁気光
学読に基づいており、低い回転速度での動作が出来る。

これは前に述べた機械的なデイザリングを用いたリング
・ジャイロよりも一層小型で費用が安い、然し、その性
能はそれ程よくなく、その費用は依然として高く、生産
の経済性によるコスト低下の見込みも小さいと思われる
。

リング・レーザの空洞にバイアス要素としてファラデー
回転子を導入する努力をしたものを含めて、この他のレ
ーザ・ジャイロが提案されている。然し、この様な装置
は熱並びに磁気に対する感度が掻めて大きい為、上に述
べた様な性能の条件に合う位に開発が進められるかどう
か、疑問がある。水晶を使って周波数を右廻り及び左廻
りの円偏光モードに分割するという多重発振器（４モー
ド）リング・レーザの考えを現在追求している研究者も
いる。この各々のモードがファラデー要素によって再び
分割される。この後、各組の円偏光の光ビームを混合し
て、回転速度に応じた周波数出力を求める。多重発振器
方式は、前に述べた商業的に利用し得る２つのジャイロ
とは異なるが、光学部品並びに最終的な読出しの点で一
層複雑になる装置を用いることにより、寸法並びにコス
トが大幅に減少することを期待する理由は何もない様に
思われる。将来、上に述べた光学ジャイロ又はその考え
が、高い精度、小さな寸法並びに安いコストと云う所望
の条件を充たすことは考えられない。

米国特許第３．８７９．３１０号には、リング空洞内に
ある可飽和吸収ガス要素を基本として、可飽和吸収ガス
の作用によって際立ったバイアス安定性を達成し得ると
いう点で、潜在的な利点を提供するリング・レーザ・ジ
ャイロが記載されている。ヘリウム・ネオンの好ましい
３．３９ｍ線の動作は、極めて高い利得を持つが、これ
によって潜在的に一層小形で性能の高いリング・レーザ
・ジャイロが得られる。この米国特許のリング・レーザ
・ジャイロは、現在開発されているものに較べて、競争
し得る潜在的な利点があるが、従来のリング・レーザ・
ジャイロの特徴である同じ問題の多くが残る。即ち、長
い開発時間、高級で、従って高価な光学装置を必要とす
ること、並びにネオン・ガスのレーザ媒質の利得の為、
基本的な寸法の制約があることである。

リング・レーザ・ジャイロと異なり、受動形空洞を持つ
レーザ・ジャイロ形式は、主にかなり減衰が小さい単一
モードのファイバが最近になって利用出来る様になった
ことにより、最近になって初めて研究が行なわれている
。この１つの装置は、エタロンによって発生され、反対
向きに伝播するビームによって相異なる２方向に測定さ
れる通過帯の差を利用する。その欠点は、実際のエタロ
ンではｑ（又は純度）が制限されている為、航法用のジ
ャイロ条件を充たすことが出来ないことである。この最
近のジャイロを例外として、受動空洞形レーザ・ジャイ
ロに関する公知の全ての積極的な研究結果はＪ単一モー
ドのファイバ・コイルを通過する反対向きに伝播するビ
ームを用いる。

単一モードの光学ファイバ・コイルで反対向きに伝播す
る２つのビームを混合することにより、フリンジ・パタ
ーンを発生することが出来ることを実証した研究者がい
る。ファイバ・コイルの回転運動により、２つのビーム
の間に移相が生じ、その結果、中心のフリンジの強度に
変化が生ずる、１つの装置は相対的な強度測定値を用い
て回転速度を決定する０強度は０．０１％よりも細かく
測定することが困難であるから、この装置のダイナミッ
ク・レンジは非常に限られている。他のグループの研究
では、反対向きに伝播するビームの位相差を読出すこと
が一層容易に出来る様にする手段を開発している。然し
、それらは、基本的にはアナログ測定装置である為、基
本的にダイナミック・レンジが依然として制限されてい
る。

位相ゼロ形光学ファイバ・レーザ・ジャイロ方式が、オ
プティック・レターズ誌、第４巻第９３頁（１９７９年
３月）所載のＲ，Ｆ、カヒル及びＥ、アットの論文「位
相ゼロ形光学ファイバ・レーザ・ジャイロ」、アプライ
ド・オプティックス誌、第１９巻第３０５４頁（１９８
０年９月１５日号）所載のＲ，Ｆ、カヒル及びＥ、アッ
トの論文「固体位相ゼロ形光学ジャイロ」、及び１９７
８年１２月１３日に５ＰＩＥ第１５７巻、「レーザ慣性
回転感知装置」でＪ、Ｌ、デービス及びＳ、エゼキール
によって発表された論文「多重ターン・ファイバ・サグ
ナック（ＳＡＧＮＡＣ）干渉計を用いたショット雑音を
制限した慣性回転測定方法」に記載されている。こうい
う論文は、初期の位相ゼロ形光学ファイバ・ジャイロを
記載したものであり、これらは動作することが証明され
たが、その考えを実用に至らしめるのに必要な大損りな
開発にはまだ入っておらず、この為、光学ファイバを用
いる際に受動形空洞方式を採用し、そのま＼では、リン
グ・レーザ・ジャイロによって達成されるよりも、ダイ
ナミック・レンジをずっと低いレベルに制限する様な感
度の小さい非直線アナログ出力を避けることにより、リ
ング・レーザ・ジャイロに固有の問題を側路することが
出来る。

前に述べたカヒル及びアンドのジャイロは、正弦形感知
装置ではなく、直線形回転感知装置である。これは回転
速度に比例する周波数変化を通じて、本質的にディジタ
ルの出力を発生する。このジャイロは、回転による非相
反移相をゼロにする為、光学ファイバ・コイル内を反対
向きに伝播するビームの間に誘起された周波数の差から
生ずる非相反移相を用いる。この為、これはダイナミッ
ク・レンジを広くし、感度を高くし、直線形で回転を感
知する可能性を持っている。更にこれは今日の誘導装置
に望ましい本質的にディジタルの出力を持っている。こ
の発明はこのジャイロの種々の改良形式を説明する。

以上従来の装置について簡単に説明した所から、２つの
大きな結論を導き出すことが出来る。第１に１８年年間
光が続けられているリング・レーザ・ジャイロは、予見
し得る将来に寸法又はコストの大幅な減少が恐らく出来
ないであろうと云うこと、そして第２に、受動空洞形レ
ーザ・ジャイロ、特に光学ファイバに基づくものは、突
破口となる発明がなければ、現存のリング・レーザ・ジ
ャイロの性能レベルに達する望みが殆んどないことであ
る。必要なのは、そのコスト並びに寸法から、長期的に
みて、慣性誘導装置に現在要求される品質の高いジャイ
ロだけでなく、最終的には電気的な慣性表示信号を必要
とするあらゆる目的にとっても、代替装置となり得る様
に、広いダイナミック・レンジを持つコストの安い固体
レーザ・ジャイロである。

〔発明の詳細な説明〕

最も簡単な形式では、この発明の受動形光学ファイバ・
ジャイロは、少なくともその使い方の点では、単色性で
コヒーレントである光源を含む。

ビーム分割器が光源からのビームに作用して、光学ファ
イバ・コイルに対して反対向きに伝播する２つのビーム
を発生する。反対向きに伝播するビームが光学ファイバ
・コイルを出て、回転した後、ビーム分割器によって再
び組合される。再び組合されるビームの間には次の式で
表わされるフリンジ・シフトがある。

こ＼でＲは光学ファイバ・コイルの半径、λは波長、Ω
は回転速度、Ｌは光学ファイバ・コイルの長さ、Ｃは光
速である。再び組合されたビームが検出器に反射され、
この検出器が回転による余弦状の強度変化を通じてフリ
ンジ・シフトを監視する。この装置は簡単であるが、非
直線的なアナログ出力を持ち、ダイナミック・レンジが
限られていて、装置の出力の強度変動により、誤差を生
じ易い。

こういう問題を避ける為、回転による移相をゼロにする
非相反移相を装置に導入する。源からの光が周波数Ｆ０
で放出されていて、ビーム分割器によって反対向きに伝
播するビームに分割される場合、時計廻りに循環する光
ビームは光学ファイバ・コイルを周波数Ｆゆで通過する
が、反時計廻りのビームはコイルを周波数ＦＯ＋Ｆで循
環する。

こ＼でＦは適当な周波数偏移器によって反時計廻りのビ
ームに導入される。光学ファイバ・コイルを伝播する２
つのビームの間の周波数の差Ｆによって生ずる相対的な
フリンジ・シフトは次の式％式％ こ＼でｔｏはファイバ・コイルを通る遅延時間であり、
ｎはその屈折率である。

この装置のゼロ合せをする為には、光学ファイバ・コイ
ルを反対向きに伝播する光ビームの周波数の差によるフ
リンジ・シフトにより、回転によるフリンジ・シフトを
打ち消さなければならない。

即ち、ゼロ状態の判断基準は次の式によって表わされる
。

Ｚｌ　＋ＺＦ　−０（又はオフセット周波数を使う時は
任意の整数）（３） 式（１）及び（２）を組合せれば、次の様になる。

式（３）のゼロ状態が成立する様に補償する為、交流位
相感知形検出方式を用いる０反対向きに伝播するビーム
の間の非相反移相が速度ωで導入される０式（３）の条
件が成立する時、ωの第２高調波だけが検出器に現われ
る。装置が回転すると、ωの第１高調波信号が、回転速
度に応じた振幅及び位相を持って、検出器に入る。この
信号を同期的に後日し、その結果得られた出力電圧を積
分器に印加すると、この積分器は電圧制御発振器の出力
周波数を補正し、帰還ループを閉じて装置のゼロ合せを
する。

ジャイロの性能は、種々の部品の悪影響を受け、これら
の部品が振動並びに機械的な撓みによって起す相対的な
動きが、装置に誤差を持込む。その為、この発明の実施
例では、この構造が漸進的に単一の頑丈な要素を目指し
て構成される。

温度変化によって、光学ファイバ・コイルの複屈折が変
化することにより、装置の偏光状態が変わった場合、信
号の急速な低下が起り得る。この不測の事態は、装置の
垂直の直線偏光状態に対して４５°で、ファイバ・コイ
ルの１端に取付けられた圧電変換器素子で構成された強
度維持素子によって処理する。この素子が、ジャイロの
出力帯域幅により十分高い周波数で正弦状に振動すると
共に、光学ファイバ・コイルに誘起された付加的な複屈
折により、光強度の半分が平均して正しい偏光状態にあ
る様に、振幅を調節する。複雑になることを忍べば、７
０％又は更に多くの光が正しい偏光状態に保たれる様な
装置を構成することが出来る。普通の単一モード・ファ
イバと性能並びにコストの点で競争力のある様な、偏光
状態を保持する単一モード・ファイバが将来利用出来る
様になれば、この様な強度゛維持素子は必要ではなくな
る。

不正確さに対するこの他の満足し得る解決策としては、
光路の相反状態を保証する様に単一モードの空間フィル
タ及び偏光子を適当に配置することにより、ジャイロの
環境に対する感度を少なくすることが出来るし、音響光
学変調器の放熱部を設けることにより、温度勾配による
ビームのそれを防止することが出来るし、ビーム分割モ
ードで変調器を使うことにより、装置の光学的な効率を
高めることが出来ると同時に、最適の性能が得られる様
な変調器の条件を著しく緩和することが出来るし、ファ
イバ・コイルの両端を一直線に埋込むことにより、音響
光学式変調器はビーム分割モードで動作することが出来
ると共に、こういう重要な位置の相対的な動きが防止さ
れるし、光学的な位相デイザ素子を使うことにより、電
子回路支持パッケージの条件を緩和することが出来るし
、大損りなじゃま板及びシールドを設けることにより、
漂遊の光が検出器に入らない様にすることが出来る。後
で説明する様に、上に述べた様な改良された形式により
、種々の装置の条件に合う様に、小さな寸法で高い性能
を持つと共に、安いコストで製造することの出来る光学
ファイバ・ジャイロが得られる。これはリング・レーザ
・ジャイロの大きなダイナミック・レンジ及び高い性能
レベルを持つと共に、光学ファイバ通信の分野で開発さ
れた部品のコスト並びに寸法の減少という利点を活用す
る。

ジャイロに関連して開発された考えに基づく一連の感知
装置を使って、ファイバの長さを測定し、光源の出力波
長を決定し、磁界、電界、音響信号、圧力、温度、加速
度、又は光学ファイバに非相反移相を誘起し得るあらゆ
る環境の影響を測定することが出来る。

従って、この発明の目的は、慣性の変化を感知する手段
を提供することである。

別の目的は、環境の温度、圧力及び振動条件の広い動作
範囲にわたり、大きな動作能力を持ち且つ小さな誤差を
持つ改良されたジャイロ装置を提供することである。

別の目的は、機械的なジャイロスコープに基づく慣性誘
導装置に代る改良された手段を提供することである。

別の目的は、固体部品の小さなパフケージとして構成す
ることにより、性能の高い慣性感知装置のコストを切下
げることである。

別の目的は、現在利用し得る部品で満足に動作しながら
、然も一層良い個別の部品が開発された時に、性能を改
善することが出来る様にした改良された慣性感知装置を
提供することである。

別の目的は、光学ファイバに非相反移相を誘起し得る光
学ファイバの長さ、波長又はあらゆる環境の条件に対す
る感知装置を提供することである。

この発明の上記並びにその他の目的並びに利点は、以下
図面について好ましい実施例を詳しく説明する所から、
当業者に明らかになろう。

以下図面について説明すると、具体的に参照数字で云え
ば、第１図の数字２０は簡単な形の受動形光学ファイバ
・ジャイロを表わす。ジャイロ２０がレーザ２２の様な
適当な光源を含んでいて、その出力は光ビーム２４であ
り、これは単一周波数にすることが出来るが、広帯域の
多重光源も使うことが出来る。ビーム２４がビーム分割
器２６に向けられ、それを通過して、ビーム２８が第２
のビーム分割器３０に送られる。ビーム分割器３０がビ
ーム２８を時計廻り（ｃｗ）ビーム３２及び反時計廻り
（ｃｃｗ）ビーム３４に分割する。ｃｃｗビーム３４は
周波数偏移器３６によって周波数が偏移させられ、その
後読３８によって光学ファイバ・コイル４２のファイバ
４１の４４０に反射される。場合によっては、このコイ
ルは反射面を持つ硝子ブロック、又は一連の鏡に置き換
えて、適当な光路を作ることが出来る。この後、ｃｃｗ
ビーム３４がコイル４２を通過して、コイル４２が回転
していれば、その作用を受け、この位相がその回転に対
して遅延し又は進む。この度、ｃｃｗビーム３４がコイ
ル４２の端４４からビーム分割器３０へ出て行く。他方
のビーム、即ちＣＷビーム３２は端４４に入り、光学フ
ァイバ・コイル４２に沿って進み、そこでコイル４２の
回転に応じて、移相作用を受ける。ｃｗビーム３２がコ
イル４２の端４０から鏡３８に出て行き、周波数偏移器
３６によってビーム分割器３０に反射される。

ビーム分割器３０がビーム３２及び３４を組合せ、ビー
ム４６に再び組合せ、この組合せビームがビーム分割器
２６によって検出器４８に反射される。

レーザ２２からの光が周波数Ｆゆで入り、周波数偏移器
３６がｃｃｗビーム３４の周波数に周波数Ｆを加えると
すると、コイル４２内を時計廻りに循環するビーム３２
はコイル４２を周波数Ｆ。

で通過するが、ＣＣＷビーム３４はコイル４２を周波数
Ｆ６　＋ｐ’で循環する。ビーム３２及び３４がビーム
分割器３０の所で、周波数ＦＯ＋Ｆで再び組合され、光
学ファイバ・コイルを伝播する２つのビームの間の周波
数Ｆによって生ずる相対的なフリンジ・シフトが、前掲
の式（２）によって表わされる。装置のゼロ合せをする
為には、検出器４８で振幅変化として検出されるフリン
ジ・シフトは、光学ファイバ・コイル４２を反対向きに
伝播する光ビーム３２及び３４の周波数差によるフリン
ジ・シフトによって打ち消さなければならない。それが
、前掲の式（３）によって定義される様に、ゼロ合せ状
態に対する判断基準である０式（３）のゼロ合せ状態が
成立する様に保証する為、交流位相感知形検出方式を用
いる。ビーム３２及び３４の間の非相反移相が位相デイ
ザ素子４９　（これは圧電素子、ファラデー効果コイル
又はその他の位相発生装置であってよい）の作用により
、速度ωで導入される。この素子４９はファイバ・コイ
ル４２の１端４０の近くに取付けられている。式（３）
の条件が成立する時、第２図に示す様に、ωの第２高調
波だけが検出器４８に現われる。コイル４２が回転する
と、ωの第１高調波信号が、第３図に示す様に回転速度
に依存した振幅並びに位相で、検出器４８に入る。検出
器４８からの信号が同期復調器５０に印加される。この
復調器から出る出力電圧が積分器５２に印加され、これ
が電圧制御ｎ発振器５４の出力周波数を補正する。電圧
制御発振器５４は、装置の出力であると共に周波数偏移
器３６に対する制御周波数でもある周波数出力を発生す
る０位相デイザ素子４９は光学デイザ発生器５６によっ
て駆動される。この発生器は同期復調器５０に対する同
期信号をも発生する。

この発明に従って構成された典型的なジャイロ７８が、
第４図に直径５吋で厚さ１吋のパッケージとして構成さ
れた場合が示されている。光ビーム８０がｐ−偏光状態
で単一モード単一周波数のレーザ・ダイオード８２によ
って発生され、レンズ装置８４によってコリメート並び
に開口絞り作用が行なわれる。光ビーム８０が次に回転
可能な偏光子８６を通過し、ビーム８０中の残留Ｓ−偏
光を除去する。第２の回転可能な偏光子８８がジャイロ
７８の出力検出器９０の前に配置されていて、入力偏光
子８６の状態を基準偏光子９２と釣合せる様に整合して
いる。この手順により、ジャイロ７８の全体にわたって
単一の偏光が設定され、環境の影響に対するジャイロ７
Ｂの感度を下げる。ビーム８０がビーム分割器９４に入
り、この点で反対向きに伝播するビーム９６．９８が設
定される。ビーム９６が鏡１００及び前述の基半開光子
９２によって音響光学式変調器１０２に向けられ、そこ
で周波数偏移を受ける。周波数偏移したビーム９６がプ
リズム１０４を通過する。

このプリズムはプリズム１０４がそれを一組の方向ぎめ
ウエフア及び波長板１０８に内部反射する。

ウェッジ１０６は、その中を通過する光ビームの向きを
制御する為に使われ、波長板１０８はビームの偏光状態
を制御する為に使われる。この後、光ビーム９６が鏡１
１０，１１２によって反射されてから、レンズ装置１１
４によってフェルール１１６に集束される。フェルール
１１６は、光学ファイバ・コイル１２２に形成された光
学ファイバ１２０の端１１８を支持している。光学ファ
イバ・コイル１２２がジャイロ７８の受動形感知素子で
ある。光ビーム９６がファイバ・コイル１２２の中を反
時計廻りに伝播して、ファイバ１２０の他端１２６にあ
るフェルール１２４から出て行く。

コノ後、ＣＣＷビーム９６がレンズ装置１２８によって
もう１回コリメート作用を受け、鏡１３０によって、ウ
エフア１０６及び波長板１０８と同様な一組の光学ウエ
フア１３２及び波長板１３４に通される。この場合も、
ウエフアがファイバの端１２６に対する光ビームの向き
を制御し、波長板がビーム９６の偏光状態を制御する。

ウエフア１３２及び波長板１３４を通過した後、ｃｃｗ
ビーム９６がｔＪｔ１３６によって中心ビーム分割器９
４に反射され、そこで鏡１３８に反射されて、回転可能
な偏光子８８を通り、検出器９０に入る。

第２ビーム９８は装置内を反対向きに循環し、コイル１
２２を時計廻りに通り、ビーム分割器９４でＣＣＷビー
ム９６と混合されて、所望のフリンジ・シフトを発生す
る。

ジャイロ７８の試験は、ダイナミック・レンジ、ゼロ雑
音レベル、距離係数、直線性、音響感度、磁気感度及び
バイアス・ドリフトの評価を含んでいた。この装置が、
（第５図に見られる様に、ゼロ雑音レベルは約１００’
／時のＲＭＳ値を持つ）約１００　”／時乃至４００”
／秒のダイナミック・レンジにわたって動作する様に、
残留誤差源を確認し且つ最小限にしようとして、ジャイ
ロ７８のこの他の試験並びに変更も行なわれた。第６図
は、ジャイロ７８をのせて回転させる速度テーブルに装
着したタコメータによって測定した回転速度に対するジ
ャイロ７８の周波数出力のグラフである。このデータは
、速度テーブルを矩形波入力、即ち時計廻りの一定速度
で駆動し、その後同じ大きさに反時計廻り反対の速度で
駆動することによって得られた。２つの状態の間の差を
、ジャイロ７８及びタコメータによって発生された速度
出力として取出した。２番目の試験は、速度テーブルを
３角形速度入力波形で駆動することを含んでいた。ジャ
イロ７８の出力は相次ぐ各々のデータ点を別々の線で結
ぶことによってグラフにした。

７／秒の標本化速度では、ピークに於ける高速の向きの
変換を解明することが出来なかうたので、３角形の先端
は途切れている。このデータが第７図に示されている０
両方の試験で、倍率並びに直線性は１％未満で一致して
おり、この限界はタコメータの読出しの不確実さによる
ものである。

ジャイロ７８に対する音響雑音並びに磁界の影響を判定
する為、一連の試験を行った。音響雑音の場合、４吋の
スピーカをジャイロ７８に隣接して取付け、スピーカの
周波数範囲全体にわたって９０ｄＢレベルで運転したが
、出力に観測し得る様な影響はなかった。次にスピーカ
をジャイロ７８に直接的に配置して、この手順を繰返し
た。ジャイロ７８は１３９０及び２７８０Ｈｚで共振し
、出力信号にこういう周波数で観測し得る正弦状の摂動
を生じた、然し、これは整流によって速度誤差を発生し
なかった。共振効果は厳密に機械的な性質のものであっ
て、一層良いパッケージ方法を用いて減少することが出
来ると思われる。更に、これはジャイロ７８の様なジャ
イロにとって要求される車高周波数応答、典型的には約
数百）１２より十分高い所である。ジャイロ７８に小形
の１０００ガウスの磁石をいろいろな形で配置すること
により、出力信号の摂動を誘起する様に試みた。光学フ
ァイバ・コイル１２２に特別の関心を向けたが、測定し
得る様な影響は観察されなかった。

第９図に示す様に、０．５秒乃至２００秒の積分時間に
わたり、バイアス・ドリフトを測定した。

第８図及び第９図にみられる雑音の実質的な部分は、測
定値を記録する為に使われたディジタル形ボルト計の量
子化誤差によるものである。然し、長期ドリフトはジャ
イロ７８の特性である。この様な残留バイアス・ドリフ
トは、光学パンケージの温度並びに機械的な不整合の様
な因子に関係する。

ジャイロ７８の残留誤差源について大損りに検討し、実
験的に解明した。こういう結果に基づいて、直径２．５
吋、厚さ０．６５吋のパッケージになる様に設計された
第１０図に示すジャイロ１５０を開発した。ジャイロ１
５０では、単一モード単一周波数レーザ・ダイオード１
５２からの光が、レンズ装置１５４によってコリメート
され、出力ビーム分割器１５６を通過する。この光ビー
ムが第２のレンズ装置１５８によってファイバ空間フィ
ルタ１６２の端１６０に集束される。ファイバ空間フィ
ルタ１６２の目的は、望ましくない全てのモードを除去
し、光ビームに特に明確に限定された、はっきりした単
一モードを設定することである。フィルタ１５２を通過
した後、光ビームが他端１６４から出て行って、レンズ
装置１６６によって再びコリメートされる。次に偏光キ
ューブのビーム分割器１６８が、光ビームに単一の偏光
状態（この特定の例では、Ｓ−偏光状Ｂ）を設定すると
共に、ビームを音響光学式変調器１７０に向ける鏡とし
ても作用するという２重の作用をする。音響光学式変調
器１７０がビームを周波数偏移した１次ビーム及び０次
ビームに分割する。この各々のビームがレンズ装置１７
０によって治具１８０に埋込んだ光学ファイバ・コーイ
ル１７８の両端１７４，１７６に集束される。どちらの
次数のビームを使うかは実質的な違いがないが、この例
では、０次の分割光ビームがファイバ・コイル１７Ｂの
ファイバ１８２の端１７４に伝播して、強度維持素子１
８４を通る。この素子が偏光状態をスクランブルし、装
置の信号レベルがＯ以外の値に保たれる様に保証する。

偏光状態を保存するファバがコイル１７８に用いられ＼
ば、強度維持素子１８４は不要になる。この後、ファイ
バ・コイル１７８の光ビームが光学デイザ素子１８６を
通過し、これが前に第１図乃至第３図に関連して説明し
た様な検出に使われる正弦状信号を発生する。光ビーム
が、ファイバを非常に急な直径で曲げることを必要とす
る様な配置の設計上の問題を解決する度に必要なファイ
バ・クロスオーバ１８８を通過した後、反時計廻りにフ
ァイバ・コイル１７Ｂを循環するＣＣＷビームがコイル
１７８の他端１７６でフェルール治具１８０から出て行
き、そこでレンズ装置１７２によって再びコリメートさ
れ、音響光学式変調器／ビーム分割器１７０と、偏光キ
ューブのビーム分割器１６８及びレンズ装置１６６によ
って、ファイバ空間フィルタの端１６４に戻される。光
ビームがファイバ空間フィルタ１６２を逆に通り、その
端１６０から出て、レンズ装置１５８によって再びコリ
メートされる。

次に光ビームがビーム分割器１５６によって反射され、
検出レンズ装置１９２及び検出器１９４によって、開口
１９０から出力検出器１９６に集束される。２番目のビ
ームは、音響光学式変調器１７０から出る１次ビームか
ら始まって、ジャイロ１５０の中を時計廻りに循環し、
音響光学式変調器１７０で再び組合されて、反時計廻り
及び時計廻りに回転するビームを混合したものになるビ
ームを形成し、これが回転によって誘起された位相情報
を持っている。

第１０図に見られる様に、第４図に示したジャイロ７８
に較べて、部品の数が大体半分に減少している。この様
に数が減少したこと一組合せて、主要な部品の間の隔た
りを大幅に減少すると共に、各々の素子を厚手の整合板
（図に示してない）にしっかりと埋込んだことにより、
振動並びに機械的な撓みによる不整合が最小限に抑えら
れる。

第１０図のジャイロは大損りな試験の対称とした。一般
的に、環境に対する感度の減少の点で、第４図に示す５
吋のジャイロ７８より、大体２桁程度よい、環境の影響
によって残る誤差の項は、主に波長ドリフトによるもの
であり、次に述べる手順によって補償又は除去すること
が出来ろ。第１０Ａ図は、３００秒のバイアス・ドリフ
ト試験の間、長さ１００メートル、直径２．５吋のファ
イバ・コイル１７８を用いた第１Ｏ図のジャイロ１５０
の周波数出力のグラフである。第１０Ｂ図は、時間に対
して向首角の変化を描くことによる、４０００秒のバイ
アス・ドリフト試験の結果である。

この試験では、２．５吋のファイバ・コイル１７８に代
えて、感度を高めた直径６吋の１１００メートルのファ
イバ・コイルを用いた。バイアス・ドリフトが約１２°
／時に減少していることが判る。温度を制御しようとは
せず、大部分の残留ドリフトはレーザ・ダイオード１５
２の出力波長の温度による変化に帰因する。第１０Ｃ図
は、音響光学式変調器１７０の周波数を走査した時のジ
ャイロ１５０の検出器１９６の出力を示す、この場合、
１００メートルのファイバ・コイル１７８を使ったが、
これは、隣合ったフリンジの間の隔たりが、Ｃを真空中
の光速、Ｌをファイバ・コイルの長さ、ｎをファイバの
屈折率とすると、ｃ／Ｌｎで表わされることから、実際
に決定することが出来る。コイル１７８のファイバの長
さが判っていれば、フリンジの間の隔たりを利用して、
ｎが波長の関数であるから、波長を監視することが出来
る。第１０Ｄ図は１１００メートルのファイバ・コイル
を用いたこの方法の能力を例示している。同じ周波数幅
にわたり、フリンジが１１倍に増えていることに注意さ
れたい。即ち、位相ゼロ形光学ジャイロ１５０は、入力
の波長が判っていれば、寸法の判らないコイルにある光
学ファイバの長さを測定する手段になる。逆に、ファイ
バ・コイルの長さが判っていれば、源の波長を決定する
ことが出来る。

こういう能力は、光学ファイバの利用者、特に電気通信
産業でかなり重要である。

第１０Ｅ図は、直径６吋の１１００メートルの光学ファ
イバ・コイルを用いた第１０図のジャイロ１５０の、０
．１”／秒の入力の回転速度に対する応答を示す、第１
０Ｆ図は、約４　ＭＨｚの周波数範囲にわたるジャイロ
１５０の直線性を示す。残留非直線性は、測定周期にわ
たるバイアス・ドリフトによるものと考えられる。

温度変化により、光学ファイバ・コイルの複屈折が変化
することによって、装置の偏光状態が変わると、信号の
急な低下が起こり得る。この不測の事態を処理する為、
ジャイロ１５０では、偏光キューブのビーム分割器１６
８によって定められた装置の直線垂直偏光状態に対して
４５″で、ファイバ・コイル１７８の端１７４の近くに
取付けた圧電素子で構成される強度維持素子１８４を設
ける。この素子は、ジャイロの出力帯域幅より十分高い
周波数で正弦状に振動し、その振幅は、光学ファイバ・
コイル１７８に誘起された付加的な複屈折により、平均
して光強度の半分が正しい偏光状態になる様に調節する
。高い信号レベルを保つ為に、この他の方法を使うこと
も出来る。一般に、普通の単一モード・ファイバは、長
くて弱い複屈折波長板と考えることが出来る。ファイバ
の複屈折は、線引き過程の間に発生されることがあり、
或いは環境の影響によってファイバに加えられた応力に
よって誘発されることがある。特に、ファイバの全体的
な複屈折は、環境の変動が起る時に変化することがあり
、その結果時間依存性を持つ偏光の回転並びに変換が生
ずる。

こ＼で説明する別の強度維持方式の基本的な考えは、環
境による偏光状態の変化は、それを補償する様な複屈折
の変化を人工的に誘発することによって、軽減すること
が出来ると云うことである。

一般的に、任意のコヒーレントな偏光状態は、四分の一
波長板及び半波長板を直列に適当に配置することにより
、任意の他の偏光状態に変換することが出来る。光学フ
ァイバの短い長さにわたって圧力を加えることにより、
実効的な可変の四分の−又は半波長板を作ることが出来
るから、更に複雑になることを我慢すれば、適当と思わ
れるどんなレベルにでも、偏光状態を抑制することが出
来る。

１例として、装置の限定された偏光状態に対して４５″
に整合している１個の圧電素子１９７を考える。Ｎ単の
為、圧電素子１９７を２つの状態でのみ運転する。即ち
、電圧を印加せず、偏光状態を変えないオフ状態と、電
圧■を印加して、ファイバ１９８の長さを実効的な半波
長板に制御したオン状態である。任意の楕円偏光状態が
第１０Ｇ図の強度維持素子１９７の中を伝播していて、
偏光状態の長軸が象限１９８ａ、１９８ｃにある場合、
装置はオフ状態にとソ゛まる。これが装置の好ましい偏
光状態だからである。長軸が象限１９８ｂ及び１９８ｄ
にあると、装置はオンに切換わり、半波長板が偏光の長
軸を好ましい第１象限及び第３象限に回転させる。完全
な円偏光の特別の場合、オン状態もオフ状態も好ましい
状態ではなく、光強度の５０％が夫々の場合に保たれる
。

圧電素子１９７をオン及びオフ状態にして、装置の強度
を周期的に標本化することにより、偏光が好ましい状態
に保たれる。強度レベルが最高になる状態を選択する。

この為、簡単な単一素子の２状態装置を用いて、装置の
光強度の少なくとも５０％を保持することが出来る。

追加の素子を付は加え、多重状態又は連続的な状態をと
れる様にすることにより、一層高い性能を達成し得る。

１例として、第１０Ｈ図に示す様に、２つの圧電素子１
９９ａ及び１９９ｂを直列に配置することが出来る。第
１の圧電素子１９９ａは、直線の垂直とした装置の偏光
状態と整合している。

第２の圧電素子１９９ｂは第１の素子１９９ａに対して
４５″で整合している。各々の圧電素子１９９ａ、１９
９ｂを０±Ｖ／２及び士■ボルトで刺激して、ファイバ
がオフ状態、四分の一波長板及び半波長板の状態をとる
様にする。電圧■によって半波長板の状態になれば、Ｖ
／２は四分の一波長板の状態を厳密に模擬する。これら
２つの素子１９９ａ及び１９９ｂのとれる状態を標本化
して、最大の強度レベルを選択することにより、装置の
強度レベルを７０％を越える所に保ことが出来る。将来
、偏光状態を保存する単一モード・ファイバが利用出来
る様になり、性能やコストがｆｉＩの単一モード・ファ
イバと競争力を持つものであれば、強度維持素子１８４
は必要ではなくなる。それまで、こういう方法は、現在
利用し得る単一モード・ファイバを使える様にする満足
し得る解決策である。

単一モード空間フィルタ１６２及び偏光子１６８を適当
に配置することにより、光路の相反状態が保証され、環
境に対する感度が減少する。音響光学式変調器１７０は
、その温度勾配によるビームのそれを防止する為に、放
熱部を設けることが好ましい、変調器１７０をビーム分
割モードで使うことにより、ジャイロ１５０の光学的な
効率が高くなり、最適の性能を得る為の変調器１７０に
対する条件が著しく緩和される。ファイバ・コイル１７
８の端１７４．１７６はインライン形に埋込み、音響光
学式変調器１７０がビーム分割モードで動作出来る様に
すると共に、これらの重要な位置の相対的な動きを防止
する。光学的な位相デイザ素子１８６を導入して、電子
式の支持パンケージの条件を緩和し、このパッケージに
大損りなじゃま板及び遮蔽（図に示してない）を設けて
、漂遊の光が検出器１９６に入らない様にすることが出
来る。

分割並びに混合作用がどの様に行われるかを理解する為
、音響光学式変調器１７０が第１１図に詳しく示されて
いる。この図は、音響光学式変調器１７０の基本的な作
用を例示している。周波数νの入射ビームが２つの光ビ
ームに分割され、０次ビームはそれずに変調器１７０を
周波数νで通過し、１次ビームはブラッグの角度で回折
し、周波数がν十Ｆに偏移している。ここでＦは音の場
の周波数である。

第１２図は音響光学式変調器１７０がジャイロ１５０で
ビーム分割器並びに周波数偏移器としての２重の作用を
する様に使われる様子を示す。

ファイバ空間フィルタ１６２が入力／出力光ポートとし
て作用する。特に光ビーム２００がファイバ空間フィル
タ１６２の端１６４から音響光学式変調器に入り、レン
ズ装置１６６によってコリメートされ、ブラッグの角度
で音響光学式変調器１７０に差し向けられる。音響光学
式変調器１７０は、光ビーム２００を０次ビーム２０２
及び周波数偏移した１次ビーム２０４に分割する。０次
ビーム２０２がレンズ装置１７２に入り、ファイバ・コ
イル１７８の端１７４に集束される。この後、光ビーム
２０２がファイバ・コイル１７８に入り、ファイバの端
１７６から出て行く０次に光ビーム２０２がレンズ装置
１７２によってコリメートされ、ブラッグの角度で音響
光学式変調器１７０に再び入る。光ビーム２０２の一部
分は周波数偏移していて、光ビーム２０６として、レン
ズ装置１６６によってファイバ空間フィルタ１６２に送
り返される。光ビーム２０２の他方の部分２０８は音響
光学式変調器１７０によって周波数偏移を受けず、光ビ
ーム２０８として装置を出て行く。

光ビーム２００の他方の部分は周波数偏移を受け、ブラ
ッグの角度の２倍の角度で回折し、ビーム２０４になる
。ビーム２０４がファイバ・コイル１７８の端１７６に
入り、ビーム２０２と反対向きに循環する。ビーム２０
４がファイバ・コイル１７８の端１７４から出て行き、
レンズ装置１７２によって音響光学式変調器１７０に差
し向けられる。ビーム２０４の一部分２１０が、周波数
偏移又は回折なしに、直接的に音響光学式変調器１７０
を通過して、レンズ装置１６６によりファイバ空間フィ
ルタに集束されるが、他方の部分２１２は周波数が下向
きに偏移し、回折して、図示の様に装置から出て行く。

光ビーム２０６及び２１０が同じ周波数偏移を受けるが
、光ビーム２０６はファイバ・コイル１７８を通過した
後に周波数偏移を受けるのに対し、ビーム２１０はファ
イバ・コイル１７８を通過する前に周波数偏移している
ことに注意されたい、この為、ビーム２０６及び２１０
はファイバ・コイル１７８内では異なる周波数であるが
、ファイバ空間フィルタ１６２では同じ周波数の光ビー
ムとして混合される。この為、これらの光ビームに対し
て加えられる、回転によって誘起された位相情報を抽出
することが出来る。混合された光ビーム２０８．２１２
を出力として使うことも可能である。これは、光ビーム
２０８は周波数偏移を受けておらず、光ビーム２１２は
ファイバ・コイル１７８に入る前に上向きに偏移し、そ
れから下向きに偏移して、光ビーム２１２となり、この
為、ビーム２１２及び２０Ｂが同じ周波数であって位相
を比較することが出来るからである。

第１３図には、反射モードの音響光学式変調器を用いる
更に小形のジャイロ２２０が示されている。この場合、
レーザ・ダイオード２２２からの光がレンズ装置２２４
によってコリメートされ、出力ビーム分割器２２６を通
過する。光ビームがレンズ装置２２８によってファイバ
空間フィルタ２３２の端２３０に集束される。ファイバ
空間フィルタ２３２を通過した後、光ビームがその端２
３４から出て行く、端２３４はフェルール２３６によっ
て所定位置に保持されている。フェルールは、空間フィ
ルタの端２３４と、ジャイロ２２０の回転感知素子とし
て作用する光学ファイバ・コイル２４２の端２３８，２
４０との両方を収容している。光ビームがレンズ装置２
４４によって再びコリメートされ、偏光キエーブのビー
ム分割器２４６によって偏光させられる。このビーム分
割器はビームを音響光学式変調器２４８に方向ぎめする
様にも作用する。音響光学式変調器２４８がその反対側
にある鏡２５０と組合さって、光ビームを０次及び１次
ビームに分割し、これらが偏光キューブのビーム分割器
２４６及びレンズ装置２４４を介して、フェルール２３
６に埋込まれたファイバ・コイル２４２０両端２３８．
２４０に差し向けられる。光ビームの内の予定の１つ、
例えば０次ビームがファイバ・コイル２４２を循環し、
光学デイザ素子２５１及び強度維持素子２５２を通越し
て、他端２４０から出て行く。この後、この光ビームが
レンズ装置２４４によって再びコリメートされ、偏光キ
ューブのビーム分割器２４６によって、音響光学式変調
器２４８及び鏡２５０の組合せに戻される。この時、０
次ビームは周波数偏移しており、ファイバ空間フィルタ
２３２の端２３４に返され、レンズ装置２２８によって
再びコリメートされ、ビーム分割器２２６からレンズ装
置２５４及び鏡２ら６に反射される。レンズ２５４及び
鏡２５６がこのビームを開口２５８を介して光強度検出
器２６０に集束する。音響光学式変調器２４８を通る１
回目のパスの間に発生される偏光した１次ビームも同様
であり、これはコイル２４２を反対向きに循環し、今述
べたビームと組合さって、回転しているコイル２４２を
通過することによって生じた位相差に従って、強度変調
された組合せ出力ビームを形成かる。図に示してないが
、一方のビームがコイル２４２をＣＷに通り、他方がｃ
ｃｗに通る様に、クロスオーバ１８８と同様なりロスオ
ーバが設けられている。

第１４図はジャイロ２２０に示す様な反射モード形式に
使われた音響光学式変調器２８０を示しており、鏡２８
２が変調器の後面２８４に設けられている。光ビーム２
８６が空間フィルタ２９０の端２８８に出力され、音響
光学式変調器の全面２９４に形成することの出来るレン
ズ装置２９２によってコリメートされ、変換器素子２９
９によって発生された音響の場の作用により、０次及び
１次ビーム２９６，２９８に分割される。これらのビー
ムが鏡２８２によって、ファイバ・コイル２４２の両端
３００．３０２に差し向けられる。

鏡２８２は角度ψだけが僅かに傾斜している。光ビーム
２９６．２９８がコイル２４２を循環し、音響光学式変
調器２８０に再び入り、前に第１２図について述べたの
と全く同じ様に、ファイバ空間フィルタ２９０に戻され
る。鏡２８２が装置の折曲げ作用をし、この結果一層小
形の設計が出来る。ファイバの３つの端２８８，３００
，３０２が第１４図に示す向きである必要はない。特に
、それらは何も図示の様な直角の形成ではなく、インラ
インの向きであってもよい。直角の形式は、音響光学式
変調器の結晶の有効長を実効的に２倍にするので、装置
全体の性能を高めると云う利点がある。

この発明に従って構成されたジャイロ３２０は、第１５
図に示す様に、空隙なしに固体ブロックの形に構成する
ことが出来る。この構成は、部品の間のすき間をなくす
ことによって、ジャイロ３２０の後方反射を最小限に抑
え、光路が完全に内蔵されている為に汚染の問題をなく
し、温度勾配、衝撃及び振動の様な環境の影響に対する
感度を下げると共に、全体的な寸法を小さくする可能性
を含めて、多数の利点がある。

ジャイロ３２０がレーザ・ダイオード３２２を含み、こ
れから放出される光ビームが階段形層折率レンズ３２４
によってコリメートされる。レンズ３２４はビーム分割
器のキューブ３２６に結合されている。これは、面を化
学的に調整した後、光学用接着又は融着の様な方法によ
って行なうことが出来る。光ビームがキューブ３２６を
通過し、第２の階段形層折率レンズ３２８によってファ
イバ空間フィルタ３３２の端３３０に集束される。

光ビームが他端３３４から出て行き、偏光キューブのビ
ーム分割器３３８に坐着する階段形層折率レンズ３３６
によって再びコリメートされる。偏光キューブのビーム
分割器３３８がこのビームを、その後面３３４に鏡３４
２を持つ音響光学式変調器３４０に差し向ける。偏光キ
ューブのビーム分割器３３８がジャイロ３２０の偏光状
態を定める。

音響光学式変調器３４０及び鏡３４２が組合さって、ビ
ームを分割してその周波数偏移を行なう様に作用する。

前第１０図及び第１３図について説明した様に、この結
果得られる２つのビームが、偏光ビーム分割器３３８及
びレンズ３３６により、光学ファイバ・コイル３５０の
両端３４６．３４８に差し向けられる。２つのビームが
ファイバ・コイル３５０を反対向きに循環する０強度維
持変換器３５２が、光ビームの少なくとも半分のエネル
ギが正しい偏光状態に保たれる様に保証し、光学デイザ
変換器３５４が端３４６の様なコイルの同じ端（他端で
あってもよい）に接続されて、光ビームに正弦状の位相
敏怒信号を加える。ファイバ・コイル３５０の他端３４
８，３４６から出た時、反対向きに伝播する２つのビー
ムが音響光学式変調器３４０で再び組合され、偏光キュ
ーブのビーム分割器３３８及びレンズ３３６により、フ
ァイバ空間フィルタ３３２に送り返される。混合された
光ビームが空間フィルタのファイバ３３２の中を逆に伝
播し、レンズ３２８によって再びコリメートされ、階段
形層折率レンズ３５８によって、検出器３５６に反射さ
れる。レンズ３５８は光ビームを開口３６０を介して検
出器３５６に集束する様に作用する。図から判る様に、
ジャイロ３２０は、希望する慣性の力以外の外部の影響
によって乱される慣れのあるものが部品の経路に殆んど
ないが、動作の点では、これまで説明した他のジャイロ
と同様に作用する。

以下、この発明の光学ジャイロに使われる若干の素子を
詳しく説明する。第１６図は光学デイザ素子として使う
ことが出来るバルク光学部品の位相変調器３７０を示す
。光ビーム３７２が偏光キューブのビーム分割器３７４
に入り、ｐ−偏光状態でそれを通過する。四分の一波長
板３７６が光ビーム３７２を円偏光状態に変換する。こ
の後光ビームが、圧電駆動器３８２に装着した一部分透
過性の鏡３８０と不動の反射率の大きい鏡３８４とによ
って形成された可変エタロン３７８に入る。

鏡３８０を正弦状に駆動することにより、光ビーム３７
２に対する光学的な位相デイザが設定される。エタロン
３７８の中を何回もパスがあるから、鏡３８０の小さな
偏移に対して大きな移相を達成することが出来る。デイ
ザ作用を受けた光ビーム３８６がエタロン３７８から出
て行き、波長板３７６によってＳ−偏光状態に変換され
る。次に偏光キューブのビーム分割器がデイザ作用を受
けた光ビーム３８６を通路３８８に沿って反射する。

装置３７０にＳ−偏光状態で入る光ビーム３９０がデイ
ザ作用を受けた光ビーム３９４として通路３９２に沿っ
て出て行くから、装置は相反形である。

第１６図に関連して説明したのと同様な作用を持つ装置
４００が第１７図に示されている。然し、エタロンの鏡
の間の光学的な通路の長さを変える為に機械的な動きを
使う代りに、装置４００は電気光学式変調器４０２を用
いている。電気光学式変調器４０２は、印加電圧によっ
て、エタロン４０８の一部分透過性の鏡４０４と反射率
が非常に大きい鏡４０６との間の光路長を制御する為に
使われる。この形式は、偏光キューブのビーム分割器３
７４、四分の一波長板３７６．２つの鏡４０４．４０６
及び電気光学式変調器４０２の全ての部品を一体に接着
することが出来るので、固体ブロックの形式にすること
が出来るという利点がある。

非常に簡単な光学的な位相デイザ素子４２０が第１８Ａ
図に示されている。光学ファイバ４２４の端４２２を、
基部要素４３２によって接続された圧電素子４３０によ
って、入及び出の光ビーム４２６．４２８に近づけたり
、それから遠ざけたりする。これを利用して、ジャイロ
のコイル内を反対向きに伝播する光ビームの間の相対的
な光路のずれを設定することが出来る。

第１８Ｂ図は２重インライン・ファイバ４３３゜４３４
を基本とする光学的な位相デイザ素子４３２を示す、上
側の入力ファイバ４３３から出力される光４３５を、レ
ンズ４３６及び鏡４３７によって、下側のファイバ４３
４に再び結像する。それに取付けられた駆動器４３８に
よって起る鏡４３７の動きが、位相デイザとして使われ
る光路長の変化を生ずる。動きの方向は、矢印４３９で
示す様に、全体的に光路４３５と平行である。

第１９図乃至第２３図は、ファイバ内の実効的な光路長
を制御出来る様にする１群の装置を示しており、これは
光学的なデイザを与えるのに有用である。この各々装置
は、ファイバに力を加えて、ファイバの屈折率を変える
。この力は曲げ、圧縮、希薄化、捩れ、伸び又は電界或
いは磁界の作用であってよい。第１９図に示す形式４４
０では、ファイバ４４２が、エポキシの隅肉４４８によ
ってファイバ４４２に取付けらけた圧電円筒４４６内に
配置されている。圧電円筒４４６に電圧を印加すると、
ファイバ４４２に力が加えられ、これによってその屈折
率が変化する。この効果の程度は、電圧の大きさに関係
し、こうしてファイバ４４２を通る光ビームの位相を制
御することが出来る。電磁界によって制御し得る被覆を
ファイバ４４２の上の直接的に沈積することにより、外
観並びに作用が同様な素子を構成することが出来る。

この例は、円筒４４６　達ニッケルの磁歪ジャケット又
はポリ弗化ビニリデン（ＰＶＦ）プラスチックの圧電被
覆である場合である。

多くの光学ファイバ位相変調器でぶつかる１つの難点は
、力が一様に加えられないことであり、この結果可変の
複屈折を生じ、誤差信号を招く。

この問題を避ける為、第２０図の装置４６０は流体を充
填した室４６２を用い、これがファイバ４６４に一様な
圧力を加える。流体４６６によって加えられた圧力が圧
電素子４６８によって制御される。この圧電素子が容器
４６２の頂部４７０を変形させるか、或いはその一部分
を変形させる。

移相器として用いることが出来るこの他の素子として、
第２１図に示した圧電式クランプ装置４８０がある。装
置４８０は１対の圧電素子４８４゜４８６をファイバ４
８８の両側に押えつけるクランプ部材４８２を含んでい
る。圧電素子４８４゜４８６を付勢すると、ファイバ４
８８に圧縮力が加わる。これによってファイバ４８８に
複屈折が誘起されるが、これは前に説明した強度維持方
式と組合せて使うことが出来る。

第２２図は変調を発生する為にファイバ５０２を引伸す
位相変調器素子５００を示す。これはエポキシの様な接
着剤５０８によってファイバ５０２に結合されると共に
、圧電素子５１０によって隔てられた２つのクランプ５
０４，５０６を含む。

電圧が印加されると、圧電素子がクランプ５０４゜５０
６を押し離し、ファイバ５０２を引伸す。

第２３図は、ファイバの端のフェルール５２２に組込ま
れた、引伸しに基づく位相変調器５２０を示す、この形
式は非常にまとまりのよいという利点がある。変調器５
２０がフェルール５２２の反対側でクランプ５２８によ
ってファイバ５２６の周りに押えつけられた圧電素子５
２４を含んでいて、ファイバ５２６を引伸す、第２２図
及び第２３図のクランプ５０４，５０６，５２８は単に
エポキシの玉であってよい。

第１１図及び第１２図について説明した音響光学式変調
器１７０は、入って来る光ビームを、その一方が周波数
偏移を受ける２つのビームに分割する０周波数偏移は変
調器１７０をブラッグ方式で動作させることが出来る様
にする搬送波周波数Ｆｃと、光学ジャイロに回転によっ
て誘起された移相をゼロにする為に使われる周波数Ｆと
から成る。精度の高い装置では、ファイバ・コイルに入
る前に、反対向きに伝播する両方のビームを搬送波周波
数だけずらすのが、こうすると分散によるバイアス・ド
リフト誤差が除かれるので、望ましい。多数の変換器を
持つ単一の音響光学式変調器素子を用いて、この状態を
達成することが出来る。

第２４図乃至第２７図は種々の実施例を示す。

第２４図では、光ビーム５４０が、周波数Ｆｃで、変換
器５４４に対してブラッグの角度αで、変調器素子５４
２の端５４１に入る。このビーム５４０が、端５４１に
隣接して接続された第１の変換器５４４によって発生さ
れる。音響光学式変調器５４６の搬送波周波数である周
波数Ｆｃの音波の作用によって分割される。光ビーム５
４０の一部分５４８は周波数偏移を受けず、それは変調
器素子５４２の他端５５０からこの状態で出て行く。光
ビーム５４０の別の部分５５２は−Ｆｃだけ周波数偏移
して、ブラングの角度αで第２の変換器５５４の音の場
に入る。それが２つのビーム５５６及び５５８に分割さ
れる。光ビーム５５６は付加的な周波数偏移を受けない
が、光ビーム５５８は周波数がＦｃ＋Ｆだけ上向きに偏
移して、周波数の正味の変化は入って来る光ビーム５４
０に対してＦになる。光ビーム５４８及び５５８を使っ
て、ジャイロのコイルを反対向きに伝播するビームとす
る。

第２５図は若干具なる構成で同様な性能を持つ装！５７
０を示す、光ビーム５７２が、ブラングの角度で傾斜し
た両側５８２．５８４に取付けられた変換器５７８．５
８０に対し、ブラッグの角度αで、音響光学式変調器素
子５７６の前面５７４に入る。変換器５７８によって発
生された音の場の中で、ビーム５７２の一部分が分割さ
れ、ビーム５８６としてＦｃだけ周波数偏移する。これ
は変調器素子５７６の他端５８７から出て行く。ビーム
５７２の残りの部分５８８は引続いて変調器素子５７６
の中を通過して、変換器５８０によって発生される音の
場に達し、そこでビーム５８８の一部分が分割され、ビ
ーム５９０としてＦｃ＋Ｆだけ周波数偏移する。ビーム
５８６及び５９０が図示の様に端５８７から出て行き、
ジャイロのファイバ・コイルの両端に結合される。２つ
のビーム５８６，５９０の周波数の差はＦである。

第２６図に示す様に、変調器６０４の２つの変換器６０
０，６０２を同じ平面内にある様に拘束する必要はない
。変調器６０４では、入力ビームロ０６が、変調器素子
６２００９０″をなす側面６１６及び６１８に取付けら
れた変換器６１２゜６１４により、夫々ビーム６０８．
６１０に分割される。

周波数Ｆだけ隔たる、空間的に分解された２つの光ビー
ムを発生する音響光学式変調器は、第１４図について述
べたのと同様な反射モードに構成することが出来る。第
２７図はこの種のジャイロの１実施例６３０を示す、光
ビーム６３２が第１の変換器６３４に対してブラッグの
角度αで、変調器６３０に入る。ビーム６３２の一部分
はＦｃだけ周波数偏移して、分割されてビーム６３６と
なる。ビーム６３２はこの後引続いて、前面６４０に対
して３αの傾斜を持つ後面６３８で反射される。第２の
変換器６４２が面６４０に対して５αをなす面６４４に
取付けられており、この為、後面６３８から反射された
ビーム６３２は変換器６４２に対してブラッグの角度を
持つ。ビーム６３２の一部分がＦＣ十Ｆだけ周波数偏移
し、ビーム６４６としてそらされる。ビーム６３６及び
６４６を使って、ファイバ・コイルを反対向きに伝播す
る０周波数がＦだけ異なるビームとする。

第１０図、第１３図及び第１５図に示したジャイロ１５
０，２２０及び３２０は、第２４図、第２５図、第２６
図及び第２７図に示す形の音響光学式変調器５４６，５
７０，６０４，６３０を用いることが出来る。これらの
変調器は、反対向きに伝播するビームの間に、回転速度
に比例する周波数差Ｆを設定することが出来る様にする
。回転がない時、Ｆ＝０であり、従って、反対向きに伝
播するビームの間の相対的な分散によるバイアス・ドリ
フトがＯになる。この代りに、この誤差項は倍率誤差に
なるが、その制約はバイアス・ドリフトよりずっと厳し
さが低く、これは光源の出力波長を監視することによっ
て補正することが出来る。

光源の出力波長を監視する多数の手段がある。

レーザ・ダイオード又はＬＥＤの場合、装置の温度を監
視すれば、１℃の分解能に対して倍率補正は約１００ｍ
５＋ｐになる。１０ｐｐｍ又はそれよりよい倍率精度を
達成する為には、位置検出器と組合せたミニエイチャア
格子を用いることが出来る。

第２８図はこういう方法を実施した実施例のジャイロ６
６０を示す、ジャイロ６６０は第１５図に示したジャイ
ロ３２０と同様であり、動きを感知する部分に空隙のな
い実質的に固体ブロックの構成である。ジャイロ６６０
が光ビームを放出するレーザ・ダイオード６６２を含む
、レーザ・ダイオード６６２の光出力は、電源である光
学周波数調整手段６６５から印加される電圧を変えるこ
とによって制御される。電源である光学周波数調整手段
６６５も、飛行中の低温始動の為、又は後で説明する他
の理由により、制御自在に変えることが出来る。ダイオ
ード６６２からの光ビームがビーム分割器キューブ６６
６に結合された階段形層折率レンズ６６４によってコリ
メートされる。光ビームがキューブ６６６を通過して、
第２の階段形層折率レンズ６６８により、ファイバ空間
フィルタ６７２の端６７０に集束される。光ビームは他
端６７４から出て行き階段形層折率レンズ６７６によっ
て再びコリメートされる。レンズ６７６が第２の偏光キ
ューブのビーム分割器６７８に接続されている。偏光キ
ューブのビーム分割器６７８が、その後面６８４に鏡６
８２を持つ２重変換器音響光学式変調器６８０にビーム
を差し向ける。

偏光キューブのビーム分割器６８０がジャイロ６６０の
偏光状態を定める。音響光学式変調器６８０及び鏡６８
２が組合さって、ビームを分割してその周波数偏移を生
ずる様に作用する。第１０図及び第１３図について説明
した様に、この結果得られる２本のビームが、偏向ビー
ム分割器６７８及びレンズ６７６により、光学ファイバ
・コイル６９００両端６８６．６８８に差し向けられる
。２本のビームがファイバ・コイル６９０に反対向きに
循環する０強度維持変換器６９２が、光ビームの少なく
とも半分のエネルギが正しい偏光状態に保たれる様に保
証し、光学デイザ変換器６９４がコイル６９０に接続さ
れて、光ビームに対して正弦状の位相敏感信号を加える
０両方の変換器６９２，６９４がファイバ・コイル６９
０の同じ端に隣接して接続されることが示されているが
、これは必要ではなく、その何れの端の近くに接続して
もよい、ファイバ・コイル６９０の両端６８８．６８６
から出て来ると、反対向きに伝播する２本のビームが再
び組合されて音響光学式変調器６８０に入り、偏光キュ
ーブのビーム分割器６７８及びレンズ６７６により、フ
ァイバ空間フィルタ６７２に戻される。混合された光ビ
ームがファイバ空間フィルタ６７２を逆に伝播し、レン
ズ６６８によって再びコリメートされ、階段形屈折率レ
ンズ６９８により、検出器６９６に向って反射される。

図示の様に、温度プローブ７００がレーザ・ダイオード
６６２に接続されていて、その温度を感知する。温度プ
ローブの電気出力は、１℃の分解能に対して約１１００
ｐｐの前述の補正が得られる様な倍率にすることが出来
る。１０ｐｐｍ又はこれより高い分解能又は更によい分
解能にするには、ミニエイチャア格子７０２を、偏光キ
ューブのビーム分割器６６６によって反射された、レー
ザ・ダイオード６６２からのビームの一部分７０４を遮
る様に位置ぎめする０周波数の差により、ビームの部分
７０４が、その周波数に応じた角度で、格子７０２で回
折される。ビーム部分７０４を回折した後、それが適当
なレンズ装置７０６を通過し、位置検出器７０８に集束
される０位置検出器７０８に於けるビーム部分７０４の
位置は、レーザ・ダイオード６６２の出力波長の精密な
目安である。この代りに、この発明のジャイロは、ファ
イバ・コイル内の分散を利用することにより、レーザ源
の波長を自動的に追跡することが出来る。

この可能性により、飛行中の低温始動時からの回転速度
を決定することが出来る。

第１０Ｃ図及び第１０Ｄ図は、周波数が大幅に隔たるフ
リンジをこの発明のジャイロが標本化することが出来る
ことを示している。第２９図は２つのフリンジ・パター
ン７１０．７１２を例示しており、分散によるバイアス
・ドリフトなしに回転速度を抽出する為、並びに倍率誤
差を補正する為の波長の変化を決定する為に、この能力
をどの様に利用するかを示している。回転がない場合、
パターン７１０のフリンジ７１４は、任意であるが予定
の周波数の点７１５，７１６．７１７に対して図示の様
な位置にある。回転が起ると、フリンジ７１４が周波数
７１５，７１６．７１７に対してシフトし、回転速度は
次の形になる。

Ｒ こ＼でＭ番目及び−Ｍ番目のフリンジの間の周波数差Ｆ
　ｚ　　Ｆ　＋をとることにより、０次フリンジの周波
数偏移を決定することが出来、分散によるバイアス・ド
リフトはなくなる。光源の波長の変化は次の式 ％式％ を使って抽出することが出来、倍率を補正する為に使う
ことが出来る。こういう方法は、精度の高い光学ファイ
バ・ジャイロをうまく用いる為に非常に重要である。

飛行中の低温始動時からの０次の他方のフリンジの位置
を決定する為には、Ｍ次フリンジの周波数の位置が次の
式で表わされることに注意されたい。

λｎ　　　　Ｌｎ 第１項は回転によるフリンジの位置の周波数変化に対応
し、フリンジの次数に無関係である。第２項はフリンジ
の次数に関係すると共に、波長にも関係する。即ち こ＼でファイバ・コイルの長さの変化は無視している。

レーザ・ダイオードに対する電力人力を変調すること等
により、ジャイロの入力波長を振動させ又は切換え、波
長の変化に伴うフリンジの位置の動きを標本化すると、
Ｍ次及び−Ｍ次のピーク位置を決定することが出来、こ
れから０次のピーク位置を抽出することが出来る。

出来るだけ正確に波長を監視する為、出来るだけ大幅に
周波数が隔たるフリンジを測定すべきである。この目的
を達成する１つの方法は、第２４図乃至第２７図の音響
光学式ビーム分割器と同様に、音響光学式変調器スイッ
チを用いることである。第３０Ａ図は、簡単な音響光学
式変調器周波数スイッチ７２０を示す、光ビーム７２２
が端面７２４と垂直に、変調器７２０に入る。２重変換
器７２６，７２８が光ビーム７２２に対してブラッグの
角度で整合していて、光ビーム７２２の上向きの偏移を
生ずる、変換器７２６を周波数Ｆ＋で付勢すると、上向
きに偏移した周波数Ｆｌで偏向ビームが発生される０反
対側の変換器７２８をＦ、で付勢すると、図示の様に、
反対向きに偏向した上向きに偏移した光ビームがＦ２て
発生される。第３ＱＢ図は、光ビーム７３６が下向きに
偏移する様に、変換器７３２，７３４が入力ビーム７３
６から遠ざかる向きにブラッグの角度で配置されている
時の、同様な変調器７３００作用を示す、第３１Ａ図及
び第３１Ｂ図は、バタフライ形音響光学式変調器スイッ
チ７４０を形成する為に、第３０Ａ図及び第３０Ｂ図の
変調器７２０゜７３０をどの様に組合せるかを示してい
る。特に、スイッチ７４０は、入力光ビームに対して−
Ｆｌ＋０及びＦｔだけ偏移した周波数で３つの別々のビ
ームが発生される様に、変換器７２８及び７３４を夫々
ぞれＦｌ及びＦ８で付勢することによって、作動するこ
とが出来ることに注意されたい。第３１Ａ図及び第３１
Ｂ図に示す様に、向い合った変換器７２６．７３２をＦ
ｌ及びＦ２で付勢することにより、これらの光ビームの
角度偏差を切換えることが出来る。第１２図について説
明したのと同様に、この角度で偏向した光ビームを光学
ファイバ・コイルの両端に結合することにより、コイル
にＦ、＋Ｆ、たけ異なる、反対向きに伝播するビームを
設定することが出来る。反対側の１対の変換器に切換え
ると、光ビームは周波数が−Ｆ＋−Ｆｔだけ異なる。こ
の為、両方の場合に、周波数が２Ｆ＋＋２Ｆｔだけ異な
るフリンジ位置を測定することにより、光源の出力波長
を高い精度まで測定することが出来る。バタフライ形音
響光学式変！ｇｉ器スイッチ７４０を用いた小形の位相
ゼロ形光学ジャイロ７５０が第３２図に示されている。

これは、第１０図、第１３図、第１５図及び第２８図に
ついて説明したジャイロ１５０゜２２０．３２０．６６
０と同様に作用する。

波長を監視することによって倍率が正確に決定される他
に、このスイッチ方式を使うと、ゼロ周波数の両側で標
本化を行なう時、バイアス・ドリフトがなくなる。この
方式の３番目の重要な特徴は、出力光信号が入って来る
光信号から周波数偏移していることである０反対向きに
伝播するビームだけがこの周波数だけ偏移するから、出
力信号は、装置の散乱成分、ファイバに於けるレーレ−
後方散乱並びに同様な影響により、検出器に入射する外
来の光から隔離される。

ジャイロ７５０が光ｆｉ７５３を含み、これが階段形層
折率レンズ７５４を介してビーム分割器７５６に光ビー
ムを送出し、この分割器で、ビームの一部分が階段形層
折率レンズ７６０を介して光源出力モニタ７５８に偏向
される。このモニタは前に説明した形式であってよい。

源７５２からの残りの光が別の階段形層折率レンズ７６
２を通過し、ファイバ空間フィルタ７６６の端７６４に
結合され、これがビームを別の階段形層折率レンズ７６
８を介して偏光子７７０に伝達する。ビームが偏光子７
７０からバタフライ形音響光学式変調器スイッチ７４０
に入り、そこで上に述べた様に作用を受けて、階段形層
折率レンズ７７８により、光学ファイバ・コイル７７６
０両端７７２゜７７４に送られる。光学位相デイザ素子
及び強度維持素子７８０，７８２が光学ファイバ・コイ
ル７７６に配置されていて、デイザ作用を加えると共に
、コイル７７６内を反対向きに伝播すると−ムの強度を
維持する。この後、反対向きに伝播するビームがスイッ
チ７４０を逆に通り、フィルタ７６６を通って、ビーム
分割器７５６により、出力検出器７８４へと偏向される
。

バタフライ形スイッチ７４０の別の方式は、第３３Ａ図
及び第３３Ｂ図に示す２重インライン形音響光学式変調
器スイッチ７９０である。この場合、０次ビーム７９２
を使って、反対向きに伝播するビーム７９４の内の一方
を発生し、他方の光ビーム７９６の周波数は、変調器７
９８又は８００の一方又は他方をオンに転することによ
り、Ｆから−Ｆに切換える。スイッチ７９０は、バタフ
ライ形スイッチ７４０より一層節単であるという利点が
あり、任意の所定の時に、１つの変換器８０２又は８０
４しか作用しないので、所要エネルギが少ない、スイッ
チ７９０はジャイロ７５０のバタフライ形スイッチ７４
０の代りに使うことが出来、この時、波長を追跡する為
に利用し得るフリンジの間の周波数間隔が、１／２に減
少するという欠点がある。

第３４図は、中心のビーム分割器としてビーム分割ウェ
ッジ８１２を使う小形の位相ゼロ形光学ジャイロ８１０
を示す、特に光源８１４からの出力が、階段形屈折率レ
ンズ８１６によってコリメートされ、ビーム分割キュー
ブ８１８に入る。この光ビームの一部分が階段形屈折率
レンズ８２０に分割され、光源モニタ８２２に集束され
る。このモニタは帰還ループ（図に示してない）と組合
せて使って、光源８１４の出力を安定化することが出来
る。モニタ８２２の出力は、光源の振幅の変動が起る時
、出力検出器８２４の信号に対する利得を適当に調節す
る為にも使うことが出来る。

光ビームの残りの部分が階段形屈折率レンズ８２６によ
って、ファイバ空間フィルタ８３０の端８２８に集束さ
れる。光ビームは空間フィルタ８３０を出て、階段形屈
折率レンズ８３２によって再びコリメートされ、素子８
３４によって偏向させられ、ビーム分割ウェッジ８３６
によって反対向きに伝播するビームに分割される。一方
の光ビームが偏光子８３４を逆に通過し、レンズ８３２
によってファイバの端８３８に集束される。この光ビー
ムが光学デイザ素子８４０を通過する。素子８４０は、
検出の為に、光ビームに交流位相変調を加える。この後
光ビームが先に進んで、ファイバ内の変化する複屈折に
よる信号の脱落を避ける為に使われる強度維持素子８４
２を通過する。素子８４２は、偏光を保存するファイバ
を使えば不要である。

光ビームがファイバの端８４４から出て、階段形屈折率
レンズ８４６によってコリメートされる。

コリメートされた光ビームが、反射モードで動作する為
の反射性後面８５０を持つ音響光学式変調器８４８に入
る。反射モードで動作することにより、真直ぐに通過す
る方式と較べた時、所定の効率に対して、長さ及び駆動
電力の条件が小さくなる。偏向した１次ビームがレンズ
８４６によって光学ファイバ・コイル８５４の端８５２
に集束すれる。この光ビームは光学ファイバ・コイル８
５４の他端８５６から出て、階段形屈折率レンズ８５８
によってコリメートされる。コリメートされたビームが
、反射モードで動作する為の反射性後面８６２を持つ第
２の音響光学式変調器８６０に入り、偏向された１次ビ
ームがレンズ８５８によってファイバの端８６４に集束
される。光ビームがファイバの他端８６６から出て、レ
ンズ８３２によって再びコリメートされる。この光ビー
ムが偏光子８３４に入り、ビーム分割ウェッジ８３６か
ら反射される。この光ビームの一部分が偏光子８３４を
逆に通り、レンズ８３２によってファイバ空間フィルタ
８３０の端８６８に集束される。

光ビームはファイバ空間フィルタ８３０を出て、レンズ
８２６によって再びコリメートされ、ビーム分割器８１
８から、階段形屈折率レンズ８７０及び開口８７２を介
して、出力検出器８２４に反射される。装置内を同様な
光ビームが反対向きに伝播し、２つの光ビームが混合さ
れて、ジャイロ８１０の出力を形成する。

第３５図は直進通過モードの音響光学式変調器８８２及
び８８４を用いる小形のジャイロ８８０を示す、この場
合、源８８６からの光がコリメートされて、ファイバ空
間フィルタ８８８の端に集束される。フィルタを通過し
た後、光が再びコリメートされ、偏光子８９０で偏光さ
せられてから、中心のビーム分割器８９２により、反対
向きに伝播するビームに分割される。分割された一方の
光ビームが真直ぐにビーム分割器８９２を通過して、音
響光学式変調器８８２に入る。この変調器８８２からの
１次回折ビームがファイバ・コイル８９６の１端８９４
に集束される。普通の単一モード・ファイバを使う場合
、強度維持素子８９８を使うが、偏光を保存するファイ
バを用いれば、これは不要である。コイル８９６の１端
９００で、素子５２０と同様な光学デイザ素子９０２を
用いてファイバを引伸すことにより、又は前に説明した
４２０．４４０，４６０．４８０，５００の様な他の位
相変調器の内の任意の１−２を用いることによって、光
学デイザが設定される。光がファイバ・コイル８９６の
他端９００から出て、再びコリメートされて、第２の音
響光学式変調器８８４に入る。この後、１次回折ビーム
はビーム分割器８９２で反射され、偏向させられて、フ
ァイバ空間フィルタ８８８に集束される。ファイバ空間
フィルタ８８８を出た後、光ビームが再びコリメートさ
れ、ビーム分割器９０４からレンズ９０８及び開口９１
０を介して、出力検出器９０６に反射される。分割され
た他方の光ビームは反対向きにコイル８９８を通過して
から、ビーム分割器８９２で再び組合され、検出器９０
６で混合ビームとして最終的に検出される。

第３６図及び第３７図は単一ブロックを用い、音響光学
式変調器を持たない簡単なアナログ・ジャイロ９１２，
９１４を示している。何れに於いても、源９１６からの
光がコリメートされ、ビーム分割器９１８を通過する。

この光ビームの一部分を分割して、光源出力モニタ９２
０に送ることが出来る。光ビームの残りの部分が、第３
６図に示す様に偏光ビーム分割器９２２による反射の後
、又は第３７図に示す様に偏光子９２４及びプリズム９
２５を直進した後、偏光させられる。この後、光ビーム
が階段形層折率レンズ９２６に反射され、ファイバ空間
フィルタ９２８に集束される。この光ビームは空間フィ
ルタ９２８を出て、レンズ９２９によって再びコリメー
トされ、ビーム分割ウェッジ９３０によって反対向きに
伝播するビームに分割される。この後、２本のビームが
ファイバ・コイル９３２を反対向きに伝播し、再び組合
されて、ファイバ空間フィルタ９２８に戻され、これま
での図面について説明したのと同様に、ネ★出器９３４
に入射する。２本のビームの間に基本的な周波数の差は
ないから、コイル９３２を通過する間に２本のビームに
加えられた情報の復号は、光学デイザ素子９３６によっ
てビームに発生された差並びに強度維持素子９３８　（
偏光を保存するファイバを使わない限り）のビーム維持
作用に頼らなければならない、勿論、装置９１２゜９１
４のダイナミック・レンジは、それらがアナログ検出を
使わなければならないので、著しく減少する。ジャイロ
９４０の場合に示した様に、ジャイロ９１２の光路内に
配置された音響光学式変調器又は反射性音響光学式変調
器をジャイロ９１４のウェッジ９３０の代りに使う場合
、それらはこれまで説明した他のディジタル装置と同様
に動作することが出来る。

第３８図は前部ファイバの位相ゼロ形光学ジャイロ９４
０の略図である。光：ｆＡ９４２がファイバ・ビーム分
割器９４４にピグテール接続されている。ビーム分割器
９４４に対する入力光ビームが２つの部分に分割される
。一方の部分は光源出力モニタ９４６に差し向けられ、
これは光源９４２の振幅変動を補正する為に使うことが
出来る。光ビームの他方の部分はファイバ偏光子９４８
を通過することによって偏光させられ、中心のビーム分
割器９５０により、反対向きに伝播するビームに分割さ
れる０反時計廻りに伝播する光ビームは、ファイバ周波
数偏移器９５２によって周波数偏移を受け、光学ファイ
バ・コイル９５４に入る。

ファイバ・コイル９５４を出た後、このビームは第２の
ファイバ周波数偏移器９５６によって周波数偏移を受け
る。この後光ビームが強度維持素子９５８に入る。これ
は信号の脱落を防止するが、偏光状態を保存するファイ
バを用いた場合は不要である。中心のビーム分割器９５
０に戻る前に、検出の為、光学位相デイザ素子９６０に
よって光ビームに位相変調が加えられる。この後、光ビ
ームがビーム分割器９５０を介してファイバ偏光子９４
８及び入力／出力ビーム分割器９４４を通って出力毒金
出器９６２に差し向けられる。ビーム分割器９５０から
の他方のビームは時計廻りにコイル９５４を通って、種
々の素子の作用を受けてから、ビーム分割器９５０で再
び組合される。従って、ジャイロ９４０は前に述べたジ
ャイロと同じ様に動作する。

全てファイバの位相ゼロ形光学ジャイロ９４０の変形９
７０が第３９図に示されている。この場合、光学ファイ
バのビーム分割器９５０及び光学ファイバの周波数偏移
器９５２．９５６が、第４１図に示す様な周波数偏移器
／ビーム分割器９７２に置き換えられている。ジャイロ
９７０の動作は、音響光学式変調器／ビーム分割器６８
０又は７４０を用いたバルク形光学位相ゼロ形光学ジャ
イロ６６０又は７５０について前に説明した動作と同様
である。

第４０Ａ図は全てファイバの位相ゼロ形光学ジャイロ９
４０又は９７０を多重化して３個一組９８０とする様子
を示している。これはファイバ・ビーム分割器９８２．
９８４を用いて、３種類の異なる周波数で動作している
３つの回転感知コイル９８６，９８８．９９０及び光学
デイザ素子９９２．９９４．９９６を分離し、各々の個
別の感知装置９９８．１０００及び１００２からの出力
信号を多重化することが出来る様にしている。

コイル９８６．９８８及び９９０が直角の向きである場
合、１つの光源９４２．１つの光源モニタ９４６及び１
つの出力検出器９６２しか必要としない３軸ジヤイロが
得られる。第４０Ｂ図に示す様な個別のバルク光学部品
を用いて、光学ジャイロを３個一組１００３に多重化す
ることも可能である。第４０Ｂ図の同様な部品には、第
４０Ａ図と同じ参照符号を用いている。

第４１図は第４０図のビーム分割器９８２゜９８４の様
な光学ファイバ・ビーム分割器を大量生産する方法を示
す、ファイバ１００４を心棒１００６の周りに巻付ける
。次に、ファイバ１００４の片側１００８をすり減らし
て、その被覆が所望の深さまで取去られる様にする。別
の心棒１０１０にファイバ１０１２を巻付けて、同じ様
に平坦な側面１０１４を設け、すり減らした区域が互い
に接触する様に整合させる。

これらを融着又は接着方法によって結合する。心棒１０
０６及び１０１０に設けられたファイバ１０００及び１
０１２をこの後切断して多重ビーム分割器１０１６を形
成する。

第４２図は第３８図及び第３９図の偏光子９４８の様な
インライン形ファイバ偏光子を大量生産する方法を示す
。ファイバ１０２０を心棒１０２２に巻付け、ファイバ
１０２０のコイル片側１０２４を、ファイバ・ビーム分
割器１０１６の場合と同じ様にすり減らす。然し、この
場合、側面１０２４に複屈折板１０２６を配置して、１
つの直線偏光だけがファイバ１０２０を伝播する様にす
る。ファイバ１０２０及び板１０２６を切断して偏光子
１０２８を形成する。光が板１０２６に漏れることによ
り、他の偏光状態はなくなる。

第４３Ａ図及び第４３Ｂ図は、偏移器９５２゜９５６の
様なインライン・ファイバ周波数偏移器を大量生産する
方法を示す、心棒１０３０を作って基板１０３２を支持
するか、或いは心棒１０３０自体が基板１０３４を含ん
でいてよい、ファイバ周波数偏移器の変換器として作用
する薄手の圧電ウェーハ１０３６を基板１０３２又は１
０３４に結合する０次に光学ファイバ１０３８を基板１
０３２又は１０３４に巻付け、所定位置に結合する。こ
の後、基板１０３２又は１０３４を薄片に切断して、個
別の周波数偏移器１０４０又は１０４２を形成する。

別の方法が第４４図に示されている。この場合、光学フ
ァイバ・ビーム分割器１０４４が音波発生器１０４６に
直接的に結合される。この“時、入力光ビーム１０４７
は０次及び１次回折ビーム１０４８及び１０５０として
別々のチャンネルに分割される。

上に述べた位相ゼロ合せ方法並びにその配置は若干変更
して、多数の有用な装置及び感知装置を形成することが
出来る。第４５図は第１０Ｃ図及び第１０Ｄ図について
述べた様に、巻枠１０６４にあるファイバ１０６２の長
さを測定する為に使うことの出来る位相ゼロ形光学ファ
イバ診断装置１０６０を示す。この場合、これまでに説
明した基本的な位相ゼロ形光学ジャイロの任意の設計を
使うことが出来るが、図面にはジャイロ８８０を示しで
ある。

基本的な変更は、試験しようとする成る長さのファイバ
１０６２を取付ける為にファイバ整合治具１０６６、１
０６８が設けられていることである。これらの治具１０
６６．１０６８は、微小位置ぎめ装置でファイバの端１
０７４．１０７６を整合させる為に使われるＶ字形溝で
構成することが出来る。その長さは検出器９０６の出力
から決定することが出来る。

第４６図は、前に第１０Ｃ図、第１ＯＤ図、第２９図及
び第３２図について説明したのと同様に、未知の源から
の出力波長を決定する為に使うことが出来る位相ゼロ形
光学分光計１０９０を示す、主な違いは、光源７５２が
未知の周波数を持つ光源１０９２に置き換えられている
ことである。この他の位相ゼロ形光学ジャイロの配置を
使うことが出来るが、ジャイロ７５０が図面に示されて
いる。光源１０９２の出力の波長は、前に第１０Ｃ図及
び第１０Ｄ図について説明した様に、周波数変化あたり
の、検出器に入射するフリンジの数から決定することが
出来る。周波数を非常に正確に測定することが出来るか
ら、こうして非常に感度の高い分光計を形成することが
出来る。コイル７７６が不動に保たれている場合又は８
の字形に巻かれていて、如何なる回転の影響もゼロにす
る様になっている時、フリンジの測定が更に容易になる
。

第４７図は、磁力針、電位計、音響感知装置、加速度計
、圧力又は温度感知装置として使うことが出来る形式の
汎用位相ゼロ形装置１１００を示す。

基本的には、光学ファイバに非相反移相を誘起せしめる
ことの出来る任意の環境の影響を位相ゼロ形光学感知装
置によって検出することが出来る。

１例として、感知するファイバ部分１１０２をニッケル
又はその他の任意の磁歪材料で被覆することにより、磁
界が存在する時、被覆が収縮して、ファイバ・コイル１
１０２の感知部分に屈折率の変化を招く、ファイバ・コ
イル７７６の長さの半分が被覆されていて、残り半分１
１０４がこの影響から遮蔽されている場合、最大の感度
が得られる０図示の様に、コイル部分１１０２はコイル
の部分１１０４と反対向きに巻かれており、この為コイ
ル７７６の回転はその出力に影響を与えない、この屈折
率変化の時間的に変化する部分が、ファイバ・コイル７
７６を反対向きに伝播するビームの間に非相反移相を誘
起し、これが位相ゼロ方式によって感知され、磁界の変
化を測定する為に使われる。圧電被覆材料を使うことに
より、電界を感知する電位計を作ることが出来る。音波
（圧力変動）並びに温度変化の検出も、圧力又は温度の
変化によって急速に収縮し又は変形する材料でファイバ
を被覆することにより、又はファイバに対して直接的に
この変化を加えることによって、同様に達成することが
出来る。特に、コイル１１０２の感知部分を怒圧材料で
埋込み、感知装置１１００の出力を積分することにより
、加速度計を形成することが出来る。

以上、この発明の最初に述べた目的並びに利点を全て達
成する新規な小形で受動形の光学ファイバ・ジャイロ並
びに関連した装置を図示し且つ説明した。然し、以上の
説明から、当業者には、この発明のいろいろな変更、置
換並びにこの他の使い方が考えられよう、この様な全て
の変更並びに他の使い方は、この発明の範囲内に属する
と考えられ、この発明の範囲は請求の範囲に記載のみに
よって限定されることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従って構成された改良された小形ジ
ャイロのブロック図である。 第２図は回転しない時のこの発明のジャイロの開放ルー
プ動作中に検出された信号を示すグラフである。 第３図は回転する時のこの発明のジャイロの開放ループ
動作中に検出される信号を示すグラフである。 第４図は直径５吋で厚さ１吋のジャイロの略図である。 第５図は第４図に従って構成されたジャイロのゼロ雑音
レベルで、時間に対する出力（度／秒）を示したグラフ
である。 第６図は第４図のジャイロの回転速度（度／秒）に対す
る周波数出力（Ｈｚ）を示すグラフである。 第７図は第４図のジャイロの３角形速度駆動装置を用い
たデータ・サンプルに対するジャイロ出力（度／秒）を
示すグラフである。 第８図は第４図のジャイロの長期バイアス・トドリフト
を示す周波数（ＫＨｚ）対時間のグラフである。 第９図は第４図のジャイロの短期バイアス・ドリフトを
示す周波数（ＫＨｚ）対時間（秒）のグラフである。 第１０図はこの発明に従って構成された直径２．５吋、
厚さ０．６５吋のジャイロの図である。 第１０Ａ図は直径２．５吋の１００メートルのファイバ
・コイルを用いた第１０図のジャイロの短期バイアス・
ドリフトを示す周波数（Ｈｚ）対時間（秒）のグラフで
ある。 第１０Ｂ図は直径６吋で１１００メートルのファイバ・
コイルを用いた第１０図のジャイロの長期バイアス・ド
リフトを示す角度ドリフト（度数）対時間（秒）のグラ
フである。 第１０Ｃ図は直径２．５吋の１００メートルのファイバ
・コイルを用いた第１０図のジャイロの検出器の出力強
度を周波数の関数として示すグラフである。 第１０Ｄ図は直径６吋で１１００メートルのファイバ・
コイルを用いた第１０図のジャイロの検出器の出力強度
を周波数の関数として示すグラフである。 第１０Ｅ図は直径６吋で１１００メートルのファイバ・
コイルを用いた第１０図のジャイロの、０．１度／秒の
入力回転速度に対する応答を示すグラフである。 第１０Ｆ図は直径６吋で１１００メートルのファイバ・
コイルを用いた第１０図のジャイロの直線性を周波数の
関数として示すグラフである。 第１０Ｇ図は単一素子２状態強度維持素子の図である。 第１０Ｈ図は多重素子多重状態強度維持素子の図である
。 第１１図はこの発明のジャイロ装置に於ける典型的な音
響光学式変調器の動作を示す線図である。 第１２図はこの発明のジャイロの単一パス音響光学式変
調器の形式を示す簡略平面図である。 第１３図は反射モードの配置を利用した第４図及び第１
０図に示すものよりも更に小形の光学ジャイロの略図で
ある。 第１４図は反射形の音響光学式変調器の斜視図である。 第１５図は２つの固体ブロックの光学部品だけを用いた
この発明の更に小形のジャイロの略図である。 第１６図は一部透過性の可動鏡で空洞間隔が制御される
エタロンを用いた位相変調器の略図である。 第１７図は電気光学式変調器によって空洞間隔が制御さ
れるエタロンを用いた位相変調器の略図である。 第１８Ａ図は圧電素子によって駆動し得る基板に装着さ
れたファイバの端によって形成された位相変調器の略図
−である。 第１８Ｂ図は２重インライン・ファイバ及び可動鏡を基
本とする光学式位相変調器の略図である。 第１９図は光学ファイバの内、圧電シリンダ内に取付け
られていて、エポキシで所定位置に埋込まれた部分によ
って形成された位相変調器の略図である。 第２０図は圧電素子の動きに比例する圧力をファイバに
加える流体充填容器を通る様に配置された光学ファイバ
で構成される位相変調器の略図である。 第２１図は圧電式に作動されるクランプの作用によって
ファイバに力が加えられる様な位相変調器の略図である
。 第２２図はそれを引伸すことによってファイバに力が加
えられる様な位相変調器の略図である。 第２３図はファイバを引伸す別の位相変調器の略図であ
る。 第２４図は周波数偏移器／ビーム分割器の略図である。 第２５図は周波数偏移器／ビーム分割器の別の実施例の
略図である。 第２６図は非平面形周波数偏移器／ビーム分割器の略図
である。 第２７図は反射モード周波数偏移器／ビーム分割器の略
図である。 第２８図は改良された小形の光学ジャイロの略図である
。 第２９図は波長を測定して分散によるバイアス・ドリフ
トを除く為に位相ゼロ形光学ジャイロを使うことが出来
る様子を示す線図である。 第３０Ａ図及び第３０Ｂ図は２重変換器を持つ音響光学
式変調器スイッチの略図である。 第３１Ａ図及び第３１Ｂ図はバタフライ形音響光学式変
調器スイッチの略図である。 第３２図はバタフライ形音響光学式変調器スイッチを用
いた小形の位相ゼロ形光学ジャイロの略図である。 第３３Ａ図及び第３３Ｂ図は２重インライン形音響光学
式変調器スイッチの略図である。 第３４図は別の実施例の改良された小形の光学ジャイロ
の略図である。 第３５図は２番目の別の実施例の改良された小形の光学
ジャイロの略図である。 第３６図は３番目の別の実施例の改良された小形の光学
ジャイロの略図である。 第３７図は３番目の別の実施例を変形した改良された小
形の光学ジャイロの略図である。 第３８図は全部ファイバで構成された位相ゼロ形光学ジ
ャイロの略図である。 第３９図は全部ファイバで構成された位相ゼロ形光学ジ
ャイロの別の実施例の略図である。 第４０Ａ図は多重化形式の全部ファイバで構成された位
相ゼロ形光学ジャイロ３個一組の略図である。 第４０Ｂ図はバルク光学系に基づく多重化形式の位相ゼ
ロ形光学ジャイロの３個一組の略図である。 第４１図はアアイバ・ビーム分割器を大量生産する手段
を示す。 第４２図はインライン・ファイバ偏光子を大量生産する
手段を示す。 第４３Ａ図及び第４３Ｂ図はインライン・ファイバ周波
数偏移器を大量生産する手段を示す。 第４４図はインライン・ファイバ周波数偏移器を製造す
る別の手段を示す。 第４５図は光学ファイバ長さ感知装置として構成された
第３５図の素子の略図である。 第４６図は波長感知装置として配置された第３２図の素
子の略図である。 第４７図は環境影響感知装置として配置された第３２図
の素子の略図である。 Ｆｌ＆、７ １りｌｉ、１１ ＦＩＢ、３ タコノー夕が５ｐｑ　（）ｉ句−シ喫６２安シテ１９Ｆ
ｌｙ、７ ｌりＩｉ、　１１１４ ｆ〃九１１１１’ ｆ〃九１Ｉｌ ＦＩＢ、ｌｌｌＦ Ｆｌｌｊ、　１１１Ｂ Ｆｈり、Ｌｉｇ Ｆｌｌｊ、ｈｉｌｌ　　　　　Ｉ’１ｌｉ−Ｅｌｆｉｎ
トＩｌ！Ｉ＃−タＶｌり ｔは多 メ７を九４Ｉ４ ＦＩＢ、４１ Ｆｌｙ、４１’ Ｆｌｌｊ、　４３しｌ ｆηり、　７／）Ｅｙ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１の光ビームが入力として供給され、それから第
   ２及び第３の光ビームを発生する音響光学式変調器に於
   て、第１の側面、該第１の側面に対して第１の予定の角
   度を持つ第２の側面、前記第１の側面に対して第２の予
   定の角度を持つ第３の側面、及び前記第１の側面に対し
   て第３の予定の角度を持つ第４の側面を持ち、前記第１
   の側面が第４の予定の角度で前記第１の光ビーム内に配
   置されている変調素子と、前記第２の側面に第１の予定
   の位置で取付けられていて、少なくとも一部分の時間の
   間、予定の搬送波周波数で駆動される第１の変換器と、
   前記第３の側面に第１の予定の位置で取付けられていて
   、少なくとも一部分の時間の間、前記予定の搬送波周波
   数から偏移周波数だけ異なる周波数で駆動される第２の
   変換器とを有し、これによって前記第１のビームの周波
   数、前記第１のビームの周波数に前記偏移周波数を加え
   た周波数、並びに前記第１のビームの周波数から前記偏
   移周波数を差し引いた周波数のビームが前記第４の面か
   ら予定の方向に出て来る様にした音響光学式変調器。 ２）請求の範囲１）に記載した音響光学式変調器に於て
   、前記変調素子の第２の側面が前記第１の側面に対して
   直角であり、前記第３の側面が前記第１の側面に対して
   ブラッグの角度だけ直角から異なり、前記第１の側面が
   前記第１の光ビーム内に、ブラッグの角度だけ直角とは
   異なる角度で配置されており、前記第１の変換器が前記
   第１の側面の近くで前記第２の側面に取付けられていて
   予定の搬送波周波数で駆動され、前記第２の変換器が前
   記第１の側面から隔たって前記第３の側面に取付けられ
   ていて前記予定の搬送波周波数から偏移周波数だけ異な
   る周波数で駆動されることにより、前記第１のビームの
   周波数、前記第１のビームの周波数に偏移周波数を加え
   た周波数、並びに前記第１のビームの周波数から偏移周
   波数を差し引いた周波数のビームが、前記第４の面から
   相異なる予定の方向に出て来る様にした音響光学式変調
   器。 ３）請求の範囲１）に記載した音響光学式変調器に於て
   、前記変調素子が梯形変調素子であって、その第２の側
   面が前記第１の側面に対してブラッグの角度だけ直角と
   異なり、その第３の側面は前記第１の側面に対してブラ
   ッグの角度だけ直角と異なり、その第４の側面は前記第
   １の側面と平行であり、前記第１の側面が前記第１の光
   ビーム内にそれに対して直角に配置されており、前記第
   １の変換器が前記第１の側面の近くで前記第２の側面に
   取付けられていて予定の搬送波周波数で駆動され、前記
   第２の変換器が前記第１の側面から隔てゝ前記第３の側
   面に取付けられていて、前記予定の搬送波周波数から偏
   移周波数だけ異なる周波数で駆動されることにより、前
   記第１のビームの周波数を持つビームが前記第４の面か
   ら、それに対して直角に出て来ると共に、前記第１のビ
   ームの周波数から前記予定の搬送波周波数だけ異なる周
   波数のビームが、前記第４の面からブラッグの角度の２
   倍だけ直角と異なる角度で出て来ると共に、前記第１の
   ビームの周波数から前記第２の変換器が駆動される周波
   数だけ異なる周波数のビームが、前記第４の面からブラ
   ッグの角度の２倍だけ直角と異なる角度で出て来る様に
   した音響光学式変調器。 ４）請求の範囲１）に記載した音響光学式変調器い於て
   、前記変調素子が前記第１の側面に対して直角の第２の
   側面、前記第１の側面に対して直角の第３の側面、及び
   前記第１の側面に対して平行な第４の側面を持ち、前記
   第１の変換器が予定の搬送波周波数で駆動され、前記第
   ２の変換器が前記予定の搬送波周波数から偏移周波数だ
   け異なる周波数で駆動されることにより、前記第１のビ
   ームの周波数を持つビームが前記第４の面から前記第１
   のビームと平行に出て来ると共に、前記第１のビームの
   周波数から前記予定の搬送波周波数だけ異なる周波数の
   ビームが、前記第４の面から前記第１のビームに対して
   ブラッグの角度で出て来ると共に、前記第１のビームの
   周波数から前記第２の変換器が駆動される周波数だけ異
   なる周波数のビームが、前記第４の面から前記第１のビ
   ームに対してブラッグの角度が出て来る様にした音響光
   学式変調器。 ５）請求の範囲１）に記載した音響光学式変調器に於て
   、前記変調素子が前記第１の側面に対して直角の第２の
   側面、前記第１の側面に対して直角の第３の側面、及び
   前記第１の側面に対して平行な第４の側面を持ち、前記
   第１の変換器が予定の搬送波周波数で駆動され、前記第
   ２の変換器が前記予定の搬送波周波数から偏移周波数だ
   け異なる周波数で駆動されることにより、前記第１のビ
   ームの周波数を持つ第１の変調器出力ビーム、前記第１
   のビームの周波数から前記予定の搬送波周波数だけ異な
   る周波数の第２の変調器出力ビーム、及び前記第１のビ
   ームの周波数から前記第２の変換器が駆動される周波数
   だけ異なる周波数の第３の変調器出力ビームが、前記第
   ４の面から前記第１のビームに対して予定の角度で出て
   来る様にした音響光学式変調器。 ６）請求の範囲５）に記載した音響光学式変調器に於て
   、前記第２及び第３の変換器が互いに直角に取付けられ
   ている音響光学式変調器。 ７）請求の範囲１）に記載した音響光学式変調器に於て
   、前記変調素子が前記第１の側面に対してブラッグの角
   度だけ直角と異なる第２の側面、前記第１の側面に対し
   てブラッグの角度の５倍だけ直角と異なる第３の側面、
   及び第１の側面に対してブラッグの角度の３倍だけ異な
   る第４の反射性側面を持ち、前記第１の側面が前記第１
   の光ビームに対して直角に配置され、前記第１の変換器
   が予定の搬送波周波数で駆動され、前記第２の変換器が
   前記予定の搬送波周波数から偏移周波数だけ異なる周波
   数で駆動されることにより、前記第１のビームの周波数
   を持つ第１の変調器出力ビーム、前記第１のビームの周
   波数から前記予定の搬送波周波数だけ異なる周波数の第
   ２の変調器出力ビーム、及び前記第１のビームの周波数
   から前記第２の変換器が駆動される周波数だけ異なる周
   波数の第３の変調器出力ビームが、前記第１の面から前
   記第１のビームに対して予定の角度で出て来る様にした
   音響光学式変調器。 ８）請求の範囲７）に記載した音響光学式変調器に於て
   、前記第１のビームが前記第１の側面に、それに対して
   直角に入り、前記第１の変調器出力ビームは前記第１の
   面からブラッグの角度の６倍の角度で出て来ると共に、
   前記第２の変調器出力ビームは前記第１の面からブラッ
   グの角度の１０倍の角度で出て来ると共に、前記第３の
   変調器出力ビームが前記第１の面からブラッグの角度の
   ４倍の角度で出て来る様にした音響光学式変調器。 ９）請求の範囲１）に記載した音響光学式変調器に於て
   、前記変調素子が前記第１の光ビームに対して直角に整
   合する第１の側面、前記第１の光ビームに対してブラッ
   グの角度だけ平行な整合状態からずれている第２の面、
   及び前記第１の光ビームとの平行な整合状態からブラッ
   グの角度だけずれると共に前記第２の面との平行な整合
   状態からブラッグの角度の２倍だけずれている第３の面
   を持ち、前記第２の変換器が第１の音響周波数で駆動さ
   れ、前記第１の変換器が第２の音響周波数で駆動される
   ことにより、前記第１のビームが前記第４の面から出て
   来ると共に、前記第１のビームの周波数から前記第１の
   音響周波数だけ異なる周波数の第１の周波数偏移したビ
   ームが、前記第４の面から出て来ると共に、前記第１の
   ビームの周波数から前記第２の音響周波数だけ異なる周
   波数の第２の周波数偏移したビームが前記第４の面から
   出て来る様にした音響光学式変調器。 １０）請求の範囲９）に記載した音響光学式変調器に於
   て、音響光学式変調器の第２及び第３の側面が、第１の
   側面から第４の側面に向って、互いに接近する向きに傾
   斜している音響光学式変調器。 １１）請求の範囲９）に記載した音響光学式変調器に於
   て、音響光学式変調器スイッチの第２及び第３の側面が
   、第１の側面から第４の側面に向って、互いに遠ざかる
   向きに傾斜している音響光学式変調器。 １２）請求の範囲１）に記載した音響光学式変調器に於
   て、前記変調素子が前記第１の光ビームに対して直角に
   整合した第１の面、前記第１のビームとの平行な整合状
   態からブラッグの角度だけはずれた第２の面、前記第１
   の光ビームとの平行な整合状態からブラッグの角度だけ
   ずれると共に前記第２の面との平行な整合状態からずれ
   ている第３の面、前記第１の光ビームとの平行な整合状
   態からブラッグの角度だけずれている第４の面、前記第
   １の光ビームとの平行な整合状態からブラッグの角度だ
   けずれると共に前記第４の面との平行な整合状態からず
   れている第５の面、及び第６の面を持ち、第３の変換器
   が前記第４の面に取付けられ、第４の変換器が前記第５
   の面に取付けられ、前記第１、第２、第３及び第４の変
   換器は、前記第１のビームが前記第６の面から出て来る
   と共に、前記第１のビームの周波数から予定の第１の音
   響周波数だけ異なる周波数の第１の周波数偏移したビー
   ムが前記第６の面から出て来ると共に、前記第１のビー
   ムの周波数から予定の第２の音響周波数だけ異なる周波
   数の第２の周波数偏移したビームが前記第６の面から出
   て来る様に駆動される音響光学式変調器。 １３）請求の範囲１２）に記載した音響光学式変調器に
   於て、前記第１及び第６の面が互いに平行であって第１
   の光ビームに対して垂直である音響光学式変調器。 １４）請求の範囲１３）に記載した音響光学式変調器に
   於て、前記第１及び第３の変換器と前記第２及び第４の
   変換器とが前記予定の第１の音響周波数並びに前記予定
   の第２の音響周波数で交互に駆動され、こうして前記第
   １及び第２の周波数偏移したビームが交互に前記第１の
   ビームの両側で前記第６の面からブラッグの角度で出て
   来る様にした音響光学式変調器。 １５）請求の範囲１）に記載した音響光学式変調器に於
   て、変調素子が反射性の第４の面を持ち、前記第１の面
   は前記第１の光ビームを遮る様に配置され、音響光学式
   変調器は、駆動された時、前記第２及び第３の光ビーム
   となる相異なる周波数の回折ビーム及び非回折ビームを
   発生し、前記第４の面は前記第１の面に対して傾いてい
   て前記第１の光ビームとは異なる場所で前記第１の面か
   ら出て来る第２及び第３の光ビームを反射する音響光学
   式変調器。 １６）請求の範囲１）に記載した音響光学式変調器に於
   て、前記変調素子が前記第１の光ビームに対してブラッ
   グの角度だけ直角からずれた第１の面、該第１の面に対
   して直角に整合している第２の面、該第２の面に平行に
   整合した第３の面、及び前記第１の面と平行な第４の面
   を持ち、前記第１及び第２の変換器が予定の周波数で交
   互に駆動されることにより、前記第１のビームが前記第
   ２の光ビームとして前記第４の面から回折されずに出て
   来ると共に、前記第２の光ビームよりも前記予定の周波
   数だけ交互に高い並びに低い周波数の回折ビームが、前
   記第３の光ビームとして前記第４の面から出て来る様に
   した音響光学式変調器。 １７）第１及び第２の部分を持つ或る長さの光学ファイ
   バと、前記第１の部分に対する環境の影響に応答して、
   前記第１の部分に応力を加える様に作用する被覆とを有
   する環境の影響を感知する装置。 １８）請求の範囲１７）に記載した装置に於て、前記被
   覆が、磁界を検出する為に、磁歪材料で構成されている
   装置。 １９）請求の範囲１７）に記載した装置に於て、前記被
   覆が、電界を検出する為に、圧電材料で構成されている
   装置。 ２０）請求の範囲１７）に記載した装置に於て、前記或
   る長さの光学ファイバの第２の部分が環境の影響から遮
   蔽されている装置。 ２１）請求の範囲１７）に記載した装置に於て、前記或
   る長さの光学ファイバの第２の部分が圧力変化から遮蔽
   されていると共に、前記或る長さの光学ファイバの第１
   の部分が、加速度を検出する為に、加速度の作用を受け
   る感圧材料で被覆されている装置。 ２２）光学ファイバ・ビーム分割器を構成する方法に於
   て、或る長さの光学ファイバを全体的に円柱形の第１の
   心棒の周りに巻付け、或る長さの光学ファイバを全体的
   に円柱形の第２の心棒の周りに巻付け、全体的に円柱形
   の第１の心棒の周りの或る長さの光学ファイバに、途中
   まで光学ファイバに入り込む様に、且つ全体的に円柱形
   の第１の心棒の軸線と平行に、平坦部を形成し、全体的
   に円柱形の第２の心棒の周りにある或る長さの光学ファ
   イバに、途中まで光学ファイバに入る様に且つ全体的に
   円柱形の第２の心棒の軸線に対して全体的に平行に、平
   坦部を形成し、全体的に円柱形の第１及び第２の心棒に
   設けられた光学ファイバの平坦部を接合し、前記平坦部
   から離れた所で、前記心棒の軸線と全体的に平行に前記
   或る長さの光学ファイバを切断して、複数個の別々のフ
   ァイバ・ビーム分割器を形成する工程から成る方法。 ２３）請求の範囲２２）に記載した方法に於て、別々の
   光学ファイバ・ビーム分割器の１つの光学ファイバに音
   波発生器を取付ける工程を含む方法。 ２４）光学ファイバ偏光子を構成する方法に於て、或る
   長さの光学ファイバを全体的に円柱形の心棒に巻付け、
   全体的に円柱形の心棒の周りにある或る長さの光学ファ
   イバに、途中まで光学ファイバに入る様に且つ全体的に
   円柱形の心棒の軸線と全体的に平行に、平坦部を形成し
   、全体的に円柱形の心棒に設けられた光学ファイバの平
   坦部を複屈折板で接合し、心棒の軸線に対して垂直に複
   屈折板を切断し、前記平坦部から離れた所で心棒の軸線
   と全体的に平行に前記或る長さの光学ファイバを切断し
   て、複数個の別々の光学ファイバ偏光子を形成する工程
   から成る方法。 ２５）光学ファイバ音響光学式変調器を構成する方法に
   於て、全体的に円柱形の心棒の少なくとも半円柱形部分
   の周りに基板を形成し、該基板の上に圧電ウェーハを配
   置し、或る長さの光学ファイバを前記圧電ウェーハ並び
   に全体的に円柱形の心棒の周りに巻付け、光学ファイバ
   を圧電ウェーハに接続し、心棒の軸線に対して垂直に圧
   電ウェーハを切断し、前記平坦部から離れた所で心棒の
   軸線と全体的に平行に前記或る長さの光学ファイバを切
   断することにより、複数個の別々の光学ファイバ音響光
   学式変調器を形成する工程から成る方法。